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- 아프리카 마타벨레 개미(Megaponera analis)는 유일한 먹이인 흰개미와 끝없는 전쟁 중
- 부상 후 감염 치료하지 않은 개미의 사망 확률은 90%
- 자신의 서식지로 다시 돌아온 개미의 경우 이 사망 확률은 22%에 불과
- 일개미들이 흉부 뒤쪽에 있는 후흉막샘에서 분비되는 분비물로 감염된 개미의 부상 치료

개미가 부상당한 동료를 치료하는 방법
매우 효과적인 선 분비물은 섬세한 상처 감염에도 대처

아프리카 마타벨레 개미는 스스로 생산한 항생제로 상처 입은 동료 개미를 치료한다는 사실을 연구자들이 발견했다. 다리가 6개인 개미 구급대원은 환자의 상처가 이미 감염되었는지도 감지할 수 있으며 특히 신체 자체 분비샘에서 분비되는 항균제로 집중적으로 처리할 수 있다. 연구자들이 "Nature"에 보고한 것처럼 이 분비의 제조법은 인간을 위한 효과적인 새로운 항생제를 생산하는 데 사용될 수도 있다. 

▲ 마타벨레 개미가 흰개미와의 싸움에서 다리가 잘린 동료 개미의 상처를 치료하고 있다. © 에릭 프랭크(Erik Frank)/뷔르츠부르크 대학교

아프리카 마타벨레 개미(Megaponera analis)는 그들의 유일한 먹이인 흰개미와 끝없는 전쟁을 벌이고 있다. 두 종의 곤충 사이의 피비린내 나는 전투에서 개미는 종종 심각한 부상을 입거나 심지어 팔다리를 잃기도 한다. 따라서 개미 병사의 약 5분의 1은 다리 하나 또는 두 개가 없다.

하지만 개미집의 정교한 병원 시스템 덕분에 부상자들 대부분이 살아남는다. 다른 개미 전사들이 부상자를 둥지로 데려간 후 개미 구급대원이 그곳에서 부상을 치료한다. 그들의 치료가 없었다면 부상당한 개미의 상당 부분이 죽을 것이다. 이전에는 개미 병원이 미니어처 규모여서 정확히 어떻게 작동하는지 알 수 없었다.

절단된 개미

개미병원에 대해 더 자세히 알아보기 위해 로잔 대학의 에릭 프랭크(Erik Frank)가 이끄는 연구원들은 먼저 동료들의 보살핌을 받지 못하는 개미들의 높은 사망률에 대한 정확한 원인이 무엇인지 알아냈다. 이를 위해 그들은 먼저 개별 개미의 다리를 절단한 다음 멸균 식염수 또는 마타벨레 개미의 자연환경에서 얻은 흙으로 상처를 치료했다.

결과:
단 2시간 만에 Frank와 그의 동료들은 토양을 처리한 동물에서 10배 더 높은 박테리아 부하를 감지할 수 있었고, 11시간 후에 이 부하는 이미 식염수 처리 개미보다 100배 더 높았다. 연구자들은 사회적 동물들이 상처 자체에 굴복하는 것이 아니라 상처를 통해 몸에 침투하는 퇴적물에서 나온 박테리아에 의한 감염으로 치료가 된다는 것으로 결론지었다.

'둥지병원' 생존 확률 높아져

프랭크와 그의 동료들은 또한 범인을 식별할 수 있었다. 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 종종 인간의 상처 감염을 담당하기도 한다. 감염을 치료하지 않은 개미의 사망 확률은 90%인 반면, 자신의 서식지로 다시 돌아오는 것이 허용된 개미의 경우 이 확률은 22%에 불과했다.

따라서 이 개미들이 "둥지 병원"에서 박테리아와 싸우고 상처 감염을 완화하는 치료를 받은 것은 당연한 일이다. 아마도 항생제 물질을 적용하여 치료했을 것이다. 나무개미에서도 비슷한 행동이 이미 관찰되었다. 나무개미는 둥지를 소독하기 위해 항균성 나무 수지를 수집한다.

▲ 왼쪽은 새로 발생한 부상, 오른쪽은 치료 후 1시간 후의 상태이다. 상처 표면이 봉인된 것처럼 보인다. © 에릭 프랭크(Erik Frank)/뷔르츠부르크 대학교

개미 환자들은 맞춤형 항생제 치료 받아

마타벨레 개미가 어떻게 작동하는지 정확히 알아보기 위해 프랭크Frank와 그의 동료들은 절단 후 여러 개의 감염된 표본을 둥지로 가져온 다음 24시간 동안 그 과정을 촬영했다. “우리는 일개미들이 흉부 뒤쪽에 있는 후흉막샘에서 분비되는 분비물을 분비하여 감염된 개미의 부상을 치료하는 것을 관찰했다”고 연구원들은 보고했다.

“개미들은 분비물을 바르기 전에 항상 상처를 먼저 소독했어요. Frank와 그의 동료들은 "그들은 입으로 그들을 '핥았다'는 것을 의미한다"고 말했다. 그런 다음 개미간호사는 자신의 분비선이나 환자의 분비선에서 분비물을 제거했다. 그러나 모든 부상자가 동일한 치료를 받은 것은 아니다. “놀랍게도 일꾼들은 감염된 개미와 그렇지 않은 개미를 구별할 수 있었다”고 연구원은 설명했다. 전자는 항생제 드립을 더 자주 투여했다.

병원 직원들은 아마도 상대방의 개미 껍질에 있는 탄화수소 프로필을 읽어 이러한 구별을 할 수 있을 것이다. Frank와 그의 동료들이 발견한 것처럼 상처 감염의 결과로 이러한 변화가 발생해 간호사에게 환자의 건강 상태에 대해 더 많은 정보를 제공한다. 프랭크는 “인간을 제외하고는 이렇게 정교한 의료 상처 치료를 수행할 수 있는 다른 생명체를 본 적이 없다”고 말했다.

레시피의 흔적

그렇다면 매우 효과적인 항생제 분비에는 정확히 무엇이 들어 있을까? 화학적 분석에 따르면 개미 항생제에는 112가지의 서로 다른 성분이 포함돼 있는 것으로 나타났다. 그중 절반은 항균 또는 상처 치유 특성을 가지고 있다. 그러나 가장 일반적인 단백질을 포함해 포함된 9가지 단백질에 대해 연구자들은 그들이 정확히 무엇을 하는지 여전히 확신하지 못한다.

그러나 단백질이 너무 많기 때문에 아마도 아직 알려지지 않은 중요한 항생제 특성을 가질 수 있다. 따라서 이는 인간 병원에서 사용할 완전히 새로운 항생제를 개발하는 데 적합할 수 있다. 이는 특히 위험한 슈도모나스 감염과의 싸움에서 시급히 필요할 것이다. 기존 항생제 중 일부가 이미 내성으로 인해 효과가 없게 되었기 때문이다.
(Nature Communications, 2023; doi: 10.1038/s41467-023-43885-w)
출처: Julius-Maximilians-Universität Würzburg

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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