대변 속의 세균을 통해 의사소통하는 바퀴벌레

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-12-11

사람과 마찬가지로, 바퀴벌레도 - 특별히 할 일이 없을 때는 - 여럿이 어울리는 것을 좋아한다. 과학자들은 그 이유를 알아냈다. PNAS에 12월 7일자로 실린 논문에 의하면, 바퀴벌레의 대변에 섞인 장내 미생물들이 향기를 내뿜어 다른 바퀴벌레들을 유혹하며, 대변에 세균이 없으면 바퀴벌레들은 뿔뿔이 흩어진다고 한다. "구체적인 방법은 알 수 없지만, 장내미생물이 숙주의 행동에 영향을 미치는 사례는 다른 생물체에서도 얼마든지 찾아볼 수 있다"고 연구진은 말했다. "미생물을 매개로 한 화학적 의사소통(chemical communication)은 자연계에 널리 퍼져 있는 현상으로 생각된다. 미생물과 바퀴벌레 간의 대화를 엿들으면, 주부들의 골칫거리인 바퀴벌레를 가정에서 몰아내는데 큰 도움이 될 것으로 보인다"고 코넬 대학교에서 미생물과 숙주 간의 관계를 연구하는 안젤라 더글러스 박사는 논평했다. 곤충들은 전형적으로 페로몬이라는 냄새를 이용하여 의사소통을 한다. 암컷이 수컷을 유혹하는데 사용하는 페로몬에 대해서는 많은 연구결과가 누적되어 있다. 이와 별도로, 1970년대 이후에는 바퀴벌레들을 한데 모으는, 소위 집합페로몬(aggregation pheromone)이 곤충학자들의 주목을 받아 왔다. 그러나 집합페로몬의 정체에 대해서는 의견이 분분했다. 어떤 과학자들은 (표피에 존재하는) `왁스 비슷한 물질`이라고 주장하는가 하면, 어떤 과학자들은 (대변 속에 존재하는) `질소가 풍부한 화합물`이라고 주장했다. 또한, 정확히는 모르겠지만 아마도 지방산일 것이라고 주장하는 과학자들도 있었다. 노스캐롤라이나 주립대학교의 코비 샬 박사(곤충학)는 과학자들의 이견(異見)을 다른 관점에서 해석했다. 즉, `상이한 바퀴벌레들이 환경, 식량, 장내미생물 등의 요인에 따라 다양한 집합페로몬을 사용하기 때문에, 과학자들이 일치된 결론을 내리지 못한다`고 생각한 것이다. 따라서 샬 박사가 이끄는 연구진은 독일바퀴(Blattella germanica)의 장내미생물을 제거한 다음, 무균환경에서 기르며 행동을 면밀히 관찰했다. 그 결과 바퀴벌레들은 평상시에 이웃의 대변 주위에 몰려들지만, 장내미생물이 없는 대변에는 접근하기를 꺼리는 것으로 밝혀졌다. 연구진이 일반 바퀴벌레의 대변에서 세균을 추출하여 무균 바퀴벌레에게 먹였더니, 무균 바퀴벌레들은 다시 군집을 형성하는 것으로 나타났다. 정상대변과 무균대변 속에 포함된 화합물을 정밀 분석해 보니, 무균대변 속에는 휘발성 지방산이 결핍되어 있는 것으로 드러났다. 마지막으로, 실험실에서 합성한 지방산을 무균 바퀴벌레에게 뿌려 보니, 아니나 다를까 군집을 형성하는 것으로 밝혀졌다. 연구진은 그동안 과학자들이 애타게 찾아왔던 집합페로몬이 바로 `지방산`이라는 결론을 내렸다. "그 동안 집합페로몬의 정체에 대해 의견이 분분했던 것은, 바퀴벌레의 종류에 따라 장내미생물이 각각 달랐기 때문이다. 상이한 세균들은 상이한 지방산을 방출한다. 그러니 과학자들마다 각각 다른 지방산을 지목할 수밖에 더 있었겠는가"라고 연구진은 말했다. 다른 과학자들은 사막메뚜기와 공생하는 세균이 메뚜기떼를 형성하게 하는 요인임을 증명한 바 있다. 또한 2012년에 발표된 연구에서는, 하이에나의 향선(scent gland)에 서식하는 세균이 향기를 내뿜어, 하이에나로 하여금 친척과 동료를 구별하게 해 주는 것으로 밝혀진 바 있다. "공생세균이 방출하는 향기가 숙주의 행동에 영향을 미치는 사례는 자연계에서 널리 발견된다"고 샬 박사는 말했다. 샬 박사가 이끄는 연구진은 다양한 바퀴벌레들(예: 지하실에 사는 바퀴벌레, 부엌에 사는 바퀴벌레)이 각각 독특한 집합페로몬을 생성하는지를 확인하기 위한 연구에 착수했다. 연구진의 궁극적인 목표는, 모든 바퀴벌레를 유혹하는 합성 집합페로몬을 만들어, 바퀴벌레를 살충제, 미끼, 덫으로 유인하는 것이다. "바퀴벌레를 불러모으는 화학물질의 성질을 정확히 이해하면, 효과적인 구제(驅除) 전략을 수립할 수 있다"고 연구진은 말했다. ※ 원문정보: Coby Schal et al., "Unusual macrocyclic lactone sex pheromone of Parcoblatta lata, a primary food source of the endangered red-cockaded woodpecker", PNAS February 21, 2012 vol. 109 no. 8 E490-E496. roaches.jpg http://news.sciencemag.org/plants-animals/2015/12/cockroaches-communicate-bacteria-their-feces