개미 군집에서 여왕개미와 일개미의 운명을 가르는 결정적 요소가 '몸 크기'라는 흥미로운 연구결과가 발표됐다. 더욱 주목할 점은 여왕개미로 분화되는 몸 크기의 기준이 환경 변화와 무관하게 유전자에 의해 결정된다는 사실이다.

 

미국 록펠러대 사회진화행동연구소의 다니엘 크로나워 교수 연구팀은 '클론레이더개미(Ooceraea biroi)'라는 특정 개미 종을 대상으로 한 연구에서 이 같은 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 이 발견을 21일(현지시간) 권위 있는 학술지 '미국 국립과학원회보'에 게재했다.

 

개미 군집은 유전적으로 거의 동일한 구성원들로 이루어져 있지만, 여왕개미로 발달하는 개체들은 뚜렷한 신체적 차이를 보인다. 여왕개미는 일반적으로 몸과 난소의 크기가 크고 날개가 발달하는 반면, 일개미는 크기가 작고 날개가 없으며 번식 능력이 없다. 이처럼 거의 동일한 유전자를 가진 개체들이 매우 다른 형태적 특성을 나타내는 현상은 오랫동안 생물학자들의 호기심을 자극해왔다.

 

클론레이더개미는 일반적인 개미 종과 달리 생식에만 특화된 여왕개미의 역할이 명확하지 않은 독특한 사회구조를 가지고 있다. 그러나 일부 개체가 크게 성장하면서 다른 종의 여왕개미와 유사한 역할을 수행한다는 점이 알려져 있었다. 이전 연구에서는 음식 공급량이나 온도와 같은 환경적 요인이 클론레이더개미의 계급 결정에 영향을 미친다는 사실이 확인된 바 있다.

 

이번 연구에서 크로나워 교수팀은 클론레이더개미 유충의 유전자를 일정하게 유지한 채 사육 환경을 다양하게 조작하는 실험을 진행했다. 그 결과, 최종적인 몸 크기가 여왕개미로 발달할지 여부를 결정하는 핵심 요소임을 확인했다. 식량이 부족한 환경에서 자란 유충은 크기가 작아져 여왕개미로 발달할 확률이 감소했다. 그러나 주목할 만한 점은, 식량이 부족한 환경에서도 특정 크기에 도달한 유충은 여왕개미의 특성을 발현했다는 것이다.

 

연구팀이 발견한 가장 흥미로운 사실은 여왕개미로 분화되는 몸 크기의 기준이 유전자에 의해 결정된다는 점이다. 유전자가 동일한 집단 내에서는 어떤 환경 변수를 조작하더라도 몸 크기에 따른 계급 결정 기준이 변하지 않았다. 이는 개미 군집 내 계급 분화의 기준이 환경적 요인보다 유전적 요인에 더 크게 의존한다는 것을 시사한다.

 

크로나워 교수는 "개미 개체군이 어떻게 분화되는지 연구하는 것은 여왕개미에서 일개미, 병정개미에 이르는 계급 체계가 수천 종의 개미 종에서 어떻게 진화했는지 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다"고 연구의 의의를 설명했다.

 

이번 연구는 동일한 유전자를 가진 개체들이 어떻게 다양한 형태와 기능을 갖게 되는지에 대한 이해를 넓히는 데 기여할 것으로 기대된다. 또한 환경적 요인과 유전적 요인이 상호작용하며 생물의 발달과 분화에 영향을 미치는 복잡한 메커니즘을 밝히는 데 중요한 발판이 될 전망이다.