여왕벌 방 특수 설계-스스로 문제 해결… 벌도 생각한다

일벌 방 밀랍선 유충 사망률 높아
여왕벌 발달 위한 맞춤 환경 구축
정교한 사회적 행동-인지 능력도

벌의 문제 해결 능력과 정교한 환경 조성 능력을 보여주는
연구 결과들이 공개됐다. 꿀벌은 여왕벌을 키우기 위해 일반
일벌 방과 다른 특수한 환경을 구축하는 것으로 밝혀졌다.
Yu Fang, Chinese Academy of Agricultural Sciences 제공

벌이 예상보다 뛰어난 사회적 행동과 인지 능력을 갖고 있다는 연구 결과가 잇따라 공개됐다. 꿀벌은 여왕벌을 키우기 위해 일반 일벌 방과 다른 특수한 환경을 여왕벌 방에 조성했다. 뒤영벌은 처음 접하는 문제를 스스로 해결하는 능력을 보였다. 작은 뇌를 가진 곤충도 정교한 행동과 의사 결정을 수행할 수 있다는 사실이 확인된 셈이다.

● 여왕벌 방 특수 설계하는 꿀벌

미국 오번대·중국농업과학원 공동연구팀은 꿀벌의 여왕벌 방이 단순한 번식 공간이 아닌 여왕벌의 발달을 위해 설계된 특수한 미세환경이라는 연구 결과를 국제학술지 ‘네이처’에 3일(현지 시간) 발표했다.

지금까지 여왕벌로 발달하는 여부는 로열젤리 섭취량이 가르는 것으로 여겨졌다. 로열젤리는 젊은 일벌이 분비하는 물질로 유충 먹이로 제공된다. 여왕벌로 발달할 유충은 일반 유충보다 더 많은 로열젤리를 공급받는다.

연구팀은 여왕 애벌레가 자라는 땅콩 모양의 여왕벌 방 자체도 여왕벌로의 발달에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다. 전자현미경 분석 결과 여왕벌 방 밀랍은 일벌 방 밀랍보다 구조가 느슨·유연했고 녹는점이 더 높았다. 화학 조성도 달랐다. 여왕벌 방에서만 발견되는 휘발성 화합물 20종이 확인됐다.

연구팀은 여왕벌 유충 172마리를 7일간 여왕벌 방·일벌 방 밀랍 환경에 나눠 키우는 실험을 진행했다. 실험 결과 일벌 방 밀랍에 머문 유충의 사망률이 더 높았고 성장 개체 크기가 작았다. 연구팀은 여왕벌 방만의 특별한 생화학적 구성이 여왕벌 발달에 필수적이라는 사실이 입증됐다고 설명했다.

여왕벌 방 건설에 참여하는 일벌도 일반 일벌과 달랐다. 상대적으로 어린 개체로 이뤄지며 흉부 체온이 더 높고 밀랍 합성·불포화지방산 생산 관련 유전자 발현이 증가한 것으로 나타났다. 여왕벌의 구조 차이가 자연적인 차이가 아닌 일벌들이 능동적으로 조성한 발달 환경이라는 게 연구팀의 설명이다.

● 훈련 없어도 스스로 문제 해결

벌의 인지 능력에 대한 새로운 연구 결과도 공개됐다. 핀란드 오울루대 연구팀은 ‘범블비’로 잘 알려진 뒤영벌이 별도의 해결 방법 훈련 없이 새로운 문제를 스스로 해결할 수 있다는 사실을 확인하고 연구 결과를 국제학술지 ‘사이언스’에 4일 공개했다.

연구팀은 투명 상자 천장에 인공 꽃을 설치하고 스티로폼 공을 바닥에 준비했다. 벌이 인공 꽃의 설탕물에 도달하려면 바닥의 공을 굴려 꽃 아래로 옮긴 뒤 공 위로 올라서야 하도록 설계했다. 벌들은 꽃에 설탕물이 있다는 사실과 공이 움직일 수 있는 물체라는 점만 학습하도록 했다. 공을 굴려야 꽃에 닿을 수 있다는 해결책은 학습하지 않았다.

실험 결과 사전에 꽃과 공에 대해 모두 학습한 벌이 꽃, 공 중 하나의 정보만 학습하거나 전혀 학습하지 않은 벌보다 공을 적절한 위치로 굴려 꽃에 도달하는 데 상대적으로 높은 성공률을 보였다.

연구팀은 꽃이 보이지 않아도 목표 위치를 기억하고 행동하는지 확인하기 위한 추가 실험을 진행했다. 꽃의 위치를 미리 보여준 뒤 꽃을 칸막이로 가려도 벌들은 공을 정확한 방향으로 이동시켰다. 연구팀은 이를 벌이 시각적 단서에 의존하지 않고 목표 지향적 문제 해결 행동을 한다는 증거로 해석했다.

자발적 문제 해결 능력은 그동안 영장류, 조류 등 척추동물의 능력으로 여겨졌다. 이번 연구들은 벌이 단순 본능에 따라 행동하지 않고 정교한 사회적 행동과 인지 능력을 갖춘 동물임을 보여준 것으로 평가된다.