초파리 또는 검은 배 초파리초파리는 생물학적 과정에 대한 연구를 위한 저렴하고 접근 가능한 플랫폼을 제공하기 때문에 가장 널리 연구되는 유기체 중 하나입니다. 초파리는 인간과 전혀 다르지 않지만 질병을 유발하는 유전자의 75%를 우리와 공유합니다. 이것이 바로 과학자들이 인간의 질병을 더 잘 이해하기 위해 초파리를 사용하는 이유입니다.
연구자들은 이 작은 곤충들이 바람이 많이 부는 환경에서 먹이를 찾기 위해 “수색 및 돌진”이라는 의도적인 전략을 실행한다는 사실을 오랫동안 기록해 왔습니다. 이 기술을 사용하여 초파리는 맛있는 냄새를 포착한 다음 바람을 향해 날아가서 냄새를 추적하고, 냄새를 잃으면 다시 찾기 위해 좌우로 뛰어다닙니다.
과학자들은 바람에서 냄새를 맡는다고 해서 그 근원이 근처에 있다는 의미는 아니라고 설명했습니다. 산들바람이 먼 곳에서 향기를 실어 왔을 수도 있습니다. 결과적으로 던지기 기술은 바람에 있는 향기의 근원을 추적하는 효과적인 방법입니다.
그럼 바람이 없으면 어떻게 될까요?
이번 연구에 참여하지 않은 룬드 대학교 감각 생물학 부교수 Markus Stensmeier는 “그들은 또 다른 속임수를 가지고 있습니다.”라고 말했습니다.
바람이 없을 때의 비결: 파리는 원을 그리며 아래쪽으로 움직입니다. 저자들은 파리가 냄새를 발견하고 공기가 없는 곳에서 그 냄새를 잃어버리면 냄새의 원인을 찾으려고 몸을 아래로 향한다는 사실을 발견했습니다.
이러한 행동은 그다지 충격적이지 않을 수도 있습니다. 대부분의 파리 만화에서는 냄새나는 음식 더미 주위를 맴돌고 있는 파리를 보여줍니다. 그러나 과학자들이 초파리가 공중 환경에서 어떻게 행동하는지 문서화하여 인간의 직관이 잘 확립되어 있음을 확인한 것은 이번이 처음입니다.
정지된 공기 중에서 냄새를 맡는다는 것은 그 냄새가 근처에 있을 수 있음을 의미하므로 싱크 앤 서클 접근 방식이 더 유용합니다.
일부 연구자들은 개와 쥐가 냄새에 접근하기 위해 높고 낮은 냄새를 맡을 때 비슷한 행동을 보인다고 제안했습니다.
연구를 수행하기 위해 저자는 먼저 바람이 없는 환경에서 파리의 후각을 자극하는 방법을 찾아야 했습니다. 그런데 바람 없이 어떻게 향기를 전달할 수 있을까요? 이번 연구의 주저자이자 리노 네바다 대학의 생물학 및 공학 박사후 연구원인 David Stupski는 과학자들의 접근 방식을 다음과 같이 설명했습니다. “후각을 위한 가상 현실”로 접근합니다.
연구자들은 본질적으로 파리의 코인 더듬이에 빛으로 활성화되는 뉴런이 있는 유전자 변형 파리를 사용했습니다. 그 결과, 연구진은 실제 냄새 대신 빨간색 섬광을 사용하여 파리의 후각을 자극할 수 있었습니다. 빛 기반 접근 방식을 통해 연구원들은 우주에서 위치를 찾기 어려운 제어된 악취 구름을 전달하는 것과 관련된 어려움을 우회할 수 있었습니다.
연구진은 쉽게 조명을 켜고 끌 수 있어 냄새 대신 빛을 정확하게 전달할 수 있었다. 연구원들은 파리의 움직임을 3차원으로 추적하기 위해 12개의 카메라가 장착된 특별히 설계된 풍동에서 연구를 수행했습니다. 비행 중에 자연 상태의 곤충을 관찰하는 것은 매우 어렵습니다. 이것이 바로 걷는 파리에 대한 많은 연구가 수행되는 이유이며, 그들의 움직임은 3차원이 아닌 2차원에 걸쳐 있습니다.
초파리가 공기 상태에 따라 다르게 움직이는 것을 관찰한 후, 저자들은 초파리가 바람의 존재와 방향을 감지할 수 있다는 결론을 내렸습니다.
“운전 중 차창 밖으로 머리를 내밀면 바람이 있는지 없는지 알 수 있나요?” 연구의 수석 연구원이자 기계 공학 조교수인 Floris van Brueghel에게 물었습니다. 공기 중을 이동하면서 부드러운 바람을 감지하는 것은 어렵지만 어쨌든 초파리는 이를 매우 잘 수행합니다.
저자는 파리가 바람이 있는지, 바람이 어디서 오는지 확인하기 위해 냄새를 만나면 속도를 늦추고 방향을 바꾸는 것을 제안합니다.
이번 연구에 참여하지 않은 Caltech의 신경과학 교수인 Elizabeth Hong은 “이것은 매우 작고 단순한 뇌에서 일어나는 매우 복잡한 계산 과정입니다.”라고 말했습니다.
로잔대학교 교수이자 신경과학 전문가인 Richard Benton에 따르면, 초파리가 냄새를 추적하는 방법을 이해하면 과학자들이 모기와 같은 유해한 해충을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 과학자들은 모기가 사람을 찾아 잡아먹는 능력을 예방하여 질병 전염을 줄이는 데 특히 관심이 있습니다.
후각은 밀폐된 공간 내부의 화학 물질 누출 원인을 찾도록 설계된 차세대 추적 장치에 대한 정보를 제공할 수도 있습니다.
아마도 이 연구를 통해 초파리에 대한 존경심을 얻을 수 있을 것입니다. 결국, 이 파리는 바람이 없는 집 안의 냄새를 추적하여 인간과 함께 번성하는 방법을 알아냈습니다.
Benton은 “그들은 작은 두뇌를 가지고 있지만 그것으로 많은 일을 합니다.”라고 말했습니다.
김애란은 bsnewspaper.com의 필진으로 뉴스, 정치, 경제, 기술, 스포츠, 엔터테인먼트, 라이프스타일 등 다양한 분야의 소식을 다룹니다. 독자들이 중요한 이슈를 쉽게 이해할 수 있도록 명확하고 균형 잡힌 보도에 중점을 두고 있으며, 유용한 정보와 시의성 있는 내용을 전달합니다. 또한 현재의 주요 사건과 독자들의 관심사에 맞는 이야기를 알기 쉽게 풀어내는 데 힘쓰고 있습니다.