개미는 길을 잃지 않고 어떻게 집을 다시 찾아가나요?

Question

개미가 먹이를 찾아 멀리 나갔다가도 정확히 집으로 돌아오는 걸 보는데, 지도도 없이 어떤 방식으로 길을 기억하고 찾아가는 건지 궁금합니다. 페로몬이랑 관련 있다고 들었는데 정확한 원리가 궁금해요.

Answer 1

개미가 길을 잃지 않고 집을 찾을 수 있는 것은 크게 세가지 능력 덕분입니다.

먼저 말씀하신 페로몬이며 가장 잘 알려져 있는 화학적 이정표라 할 수 있습니다.

즉, 먹이를 찾으면 배 끝을 땅에 대고 길잡이 페로몬을 묻혀 동료들이 냄새를 따라오게 하는 것입니다.

그리고 개미의 눈은 햇빛이 구름을 통과할 때 생기는 편광 패턴을 감지해 해의 위치와 방향을 파악할 수 있습니다.

또한 개미는 자신이 걸은 걸음 수와 꺾은 각도를 실시간으로 계산해 나름의 지도를 만듭니다. 그리고 이 지도를 활용해 집의 위치를 파악하는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

개미는 종에 따라 페로몬 길, 주변 풍경, 태양의 위치를 함께 이용합니다. 이동하며 방향과 걸음 수를 계산하는 경로 적분으로 집의 방향,거리를 추정하고 가까워지면 냄새와 기억한 지형으로 입구를 찾습니다. 즉 , 페로몬만 따라가는것은 아닙니다.

Answer 3

안녕하세요, 스라소니199님. 이중철 전문가입니다.

일단, 가장 널리 알려진 방법은 몸에서 분비되는 화학 물질인 페로몬을 이용하는 것인데요. 먹이를 발견한 개미는 집으로 돌아가면서 배 끝을 땅에 대고 페로몬을 조금씩 묻혀둡니다. 이 페로몬 길은 다른 개미들에게 이 길 끝에 맛있는 음식이 있다는 훌륭한 안내 표지판이 된답니다. 이 때 개미의 머리에 달린 두 개의 더듬이는 이 페로몬 냄새를 실시간으로 추적하는 고성능 센서 역할을 하는데요. 좌우 더듬이가 감지하는 페로몬의 농도 차이를 비교하면서 농도가 더 진한 쪽으로 몸의 방향을 계속 틀어 길을 따라가게 됩니다. 재미있는 생물학적 사실은 이 페로몬이 시간이 지나면 공기 중으로 증발한다는 점인데요. 멀리 돌아서 가는 비효율적인 경로에 묻은 페로몬은 개미들의 통행량이 적어 금방 증발해 사라지지만, 가장 빠른 지름길은 개미들이 더 자주 왕복하면서 페로몬이 계속해서 두껍게 쌓입니다. 이 덕분에 개미 군집은 자연스럽게 가장 짧고 효율적인 최단 경로를 찾아내어 유지하게 되는 것이지요.

1. 태양 나침반과 하늘의 편광 감지

사막처럼 극도로 뜨겁고 건조한 환경에 사는 개미들은 페로몬이 땅에 닿자마자 증발해 버리기 때문에 화학적 방법을 쓰기 어렵습니다. 대신 이들은 우주적인 네비게이션을 활용하는데요, 바로 태양의 위치와 하늘의 편광 패턴을 나침반으로 삼는 것입니다. 개미의 눈은 인간의 눈과 달리 빛이 사방으로 진동하는 성질인 편광을 정밀하게 감지할 수 있는 특수한 격자 구조를 가지고 있습니다. 덕분에 구름이 잔뜩 낀 날이나 그늘 속에서도 하늘만 쳐다보면 현재 태양이 우주 공간에서 어느 각도에 위치해 있는지 정확하게 파악할 수 있습니다. 개미는 이 가상의 하늘 나침반을 기준으로 삼아 자신이 어느 방향으로 걸어가고 있는지를 실시간으로 정확하게 인지합니다.

2. 내장된 만보기와 경로 적분의 비밀

개미는 자신이 걸어온 방향과 발걸음 수를 끊임없이 계산하는 놀라운 능력을 갖추고 있기도 하는데요. 생명과학에서는 이를 경로 적분(Path Integration)이라고 부릅니다. 개미는 뇌 속에 장착된 일종의 내장 만보기를 통해 걸음 수를 세어 거리를 측정하고, 태양 나침반으로 잰 방향 데이터를 종합하여 자신의 실시간 좌표를 계산합니다. 이 덕분에 먹이를 찾아 이리저리 비뚤비뚤하고 복잡하게 헤맸을지라도, 일단 먹이를 품에 안은 뒤에는 왔던 길을 되돌아가지 않고 집을 향해 최단 거리로 일직선으로 곧장 가로질러 갈 수 있는 것이지요. 과학자들이 개미의 다리에 미세한 나뭇가지를 붙여 다리 길이를 늘려준 실험에서, 다리가 길어진 개미는 자신의 보폭이 늘어난 것을 인지하지 못해 집을 한참 지나치는 통계적 결과가 보고되기도 했어요. 이는 개미가 실제로 발걸음 수를 세어 거리를 정밀하게 연산한다는 확실한 과학적 증거랍니다.

3. 주변 풍경을 기억하는 픽셀 지도

마지막으로 개미는 주변의 독특한 지형지물이나 나무, 돌의 실루엣을 시각 정보로 눈에 담아둡니다. 개미의 겹눈은 우리처럼 고화질의 화면을 보지는 못하지만, 주변 풍경의 명암과 형태를 아주 단순한 이미지 조각 형태로 뇌에 저장할 수 있는데요. 집으로 돌아오는 길에 개미는 현재 눈앞에 펼쳐지는 주변 경치와 뇌 속에 기억해 둔 풍경 지도를 실시간으로 겹쳐 보며 대조합니다. 이 시각적 대조 과정은 페로몬이 바람에 날려 끊어지거나 다리 걸음 수 계산에 약간의 오류가 생겼을 때, 길을 잃지 않도록 보완해 주는 아주 훌륭한 백업 시스템이 되어 줍니다.

정리하자면,

개미는 먹이를 발견하면 땅에 페로몬을 묻혀 증발 속도 조절을 통한 최단 경로 화학 도로를 만들고 이를 더듬이 센서로 감지하여 찾아가며, 페로몬이 증발하기 쉬운 환경에서는 하늘의 편광 패턴을 분석하는 태양 나침반으로 방향을 잡고 걸음 수와 각도를 계산하는 내장 만보기 기반의 경로 적분 능력을 발휘해 집으로 일직선 복귀를 실행하며, 여기에 주변 풍경을 대조하는 시각적 픽셀 지도 기술까지 함께 동원하여 어떤 상황에서도 길을 잃지 않고 안전하게 집을 찾아갑니다.

※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉