꿀벌의 협력적인 행동은 마치 단일한 '초유기체'와 유사하며, 자연계에서 유일무이하게 주목할 만한 것입니다.

수천 마리의 일벌이 집단을 보호하고, 먹이를 주고, 새끼를 돌보기 위해 집단적으로 기능하는 것은 드문 일이 아닙니다. 이 복잡한 사회적 행동은 그들의 개별적인 행동을 협력적인 노력으로 통합합니다.

하지만 이 복잡한 행동은 어떻게 꿀벌 세대에 걸쳐 인코딩되고 유전될까  ? 그 답은 과학자 팀이 밝힌 대로 특별한 유전자에 있다.

이 연구는 프랑크푸르트/마인, 옥스포드, 뷔르츠부르크의 동료들과 함께 하인리히 하이네 뒤셀도르프 대학교( HHU ) 의 전문가들이 주도했습니다 . 이 연구는 꿀벌 협력의 유전적 기초를 밝혀냈습니다.

협동적인 꿀벌 행동의 배후에 있는 유전자

하인리히-하이네 대학의 진화 유전학 연구소의 주요 연구자이자 책임자인 마틴 베예 박사와 그의 팀은 이 획기적인 발견을 이루었습니다. 이 연구는 "더블섹스" 또는 "dsx"라는 유전자에 초점을 맞추었습니다.

"개별 벌의 행동 레퍼토리와  군집 에서의 기능은  학습되는 것이 아니라 유전됩니다. 지금까지 그러한 복잡한 행동이 어떻게 유전적으로 인코딩되는지는 알려지지 않았습니다."라고 Beye 박사는 말했습니다.

연구의 첫 번째 저자인 비비안 솜머 박사는 dsx 유전자가 일벌 특유의 행동에 영향을 미친다는 것이 주요 발견이라고 언급했습니다.

"이 유전자는 일벌이 군집에서 작업을 맡을지 여부와 얼마나 오랫동안 맡을지를 프로그램합니다. 여기에는 예를 들어 유충을 돌보거나 음식을 찾는 것과 같은 집단 작업과 음식 공급원에 대한 사회적 교류가 포함됩니다."라고 Sommer 박사는 말했습니다.

꿀벌의 유전자 편집

연구팀은 CRISPR/Cas9 유전자 편집 기술을 사용하여 선택된 벌의 dsx 유전자를 수정하고, 조작된 벌에 QR 코드를 부착했습니다.

벌집 내부의 카메라로 벌들의 행동을 모니터링했으며, 인공지능의 도움을 받아 비디오 시퀀스를 분석하여 개별 행동 패턴을 파악했습니다.

"우리의 핵심 질문은 유전된 행동 패턴이 유전자 변형의 결과로 어떻게 변하는지 여부였습니다. 그러한 변화는 특정 행동이 제어되는 일벌의 신경계에 반영되어야 합니다."라고 Sommer 박사는 말했습니다.

연구원들은 흥미로운 점을 더하기 위해 dsx 시퀀스에 녹색 형광 단백질(GFP)을 도입해 신경 회로를 시각화했습니다.

연구의 공동 저자이기도 한 박사과정 연구원인 자나 세일러에 따르면, 그들은 dsx 유전자가  꿀벌의 뇌 에서 특정 신경 경로를 만드는 데 중요한 역할을 한다는 것을 발견했습니다.

꿀벌 행동의 새로운 장

"저희의 연구 결과는 일벌의 신경 회로와 행동을 결정하는 근본적인 유전 프로그램을 나타냅니다." 뷔르츠부르크 대학교 행동 생리학 및 사회 생물학과 전문가인 볼프강 뢰슬러 박사의 말입니다.

다음 과제는 개별 꿀벌에서 전체 벌 군집으로 이동하여 유전자가 "초유기체"에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것입니다.

HHU의 박사 연구원인 알리나 스텀은 "우리는 개별 프로그래밍과 많은 개인의 조정된 행동 사이의 연관성을 찾고자 합니다."라고 말했습니다.

꿀벌의 집단 행동 뒤에 있는 유전적 비밀을 밝히는 것은 단순한 과학적 돌파구 이상입니다. 그것은 자연의 놀라운 복잡성과 무한한 놀라움 능력에 대한 찬사입니다.

꿀벌 행동의 더 광범위한 의미

꿀벌의 행동에 영향을 미치는 유전자의 발견은 꿀벌에 대한 연구 이상의 의미를 갖습니다.

단일 유전자가 복잡한 사회적 역학을 어떻게   형성하는지 이해하면 로봇 공학과 인공지능과 같은 분야에서 혁신을 촉진할 수 있습니다.

예를 들어, 로봇공학자들은 보다 효율적이고 협력적인 시스템을 구축하기 위한 통찰력을 얻기 위해 종종 자연을 바라봅니다. 벌집의 "초유기체" 구조는 공동의 목표를 향해 함께 일하도록 설계된 자율적인 군집 로봇을 개발하기 위한 모델이 될 수 있습니다.

또한, 꿀벌 협력에 대한 연구는 생태학과 보존에 귀중한 통찰력을 제공합니다.

꿀벌은 수분에 중요한 역할을 합니다. 그들의 사회적 행동의 유전적 기초를 파악하면 환경적 위협 속에서 꿀벌 개체군을 지원하기 위한 더 나은 전략으로 이어질 수 있습니다.

이 연구는 벌집의 내부 작동 원리를 밝혀냄으로써 생물다양성을 보존하고  수분매개자 에 크게 의존하는 생태계의 안정성을 유지하는 데 새로운 차원을 더했습니다 .

해당 연구는 저널  Science Advances 에 게재되었습니다 .

—–

읽은 내용이 마음에 드셨나요?   매력적인 기사, 독점 콘텐츠, 최신 업데이트를 제공하는  뉴스레터를 구독하세요 .

에릭 랄스와  Earth.com 이 제공하는 무료 앱,  EarthSnap 을 확인해 보세요  .