꿀벌은 왜 나선형으로 집을 만들까?

문광주 기자 / 기사승인 : 2020-11-14 11:01:58
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호주 야생 꿀벌의 집짓기 기술은 단순한 기하학적 수학 원리.
작업자 사이에 의사소통 없어, 화학 원소 형성처럼 단순한 패턴.

꿀벌이 나선을 만드는 방법
‘마스터플랜’이나 커뮤니케이션 없이 복잡한 구조가 생성된다.


자연의 경이 :
이 나선형 또는 동심원 패턴은 호주 야생 꿀벌 Tetragonula carbonaria의 작품이다.
생물 학자들이 발견했듯이, 작업자들은 냄새 의사소통이나 전반적인 계획없이 이러한 복잡하고 대칭적인 구조를 구축한다. 패턴은 결정 성장처럼 단순한 기하학적 수학 원리에서 비롯된다.

▲ 야생 꿀벌 Tetragonula carbonaria는 종종 동심원 또는 나선형 패턴을 형성하는 둥지를 만든다.

© S. Cardoso 외, / University of Granada


장미의 꽃잎, 노틸러스의 경우 또는 눈 결정의 들쭉날쭉 한 가장자리 :
자연에서 나선형 또는 대칭 모양은 놀랍게도 일반적이다. 그들 중 대부분은 황금 비율이나 피보나치 수와 같은 수학적 원리를 따른다.

그러나 의도적인 설계 또는 마스터 플랜의 결과처럼 보이는 것은 대부분 최하위 수준의 상호 작용을 기반으로 한다. 예를 들어, 물 분자의 모양과 결합 거동은 눈 결정의 6점 모양을 결정하고 식물 묘목의 특정 성장 호르몬 농도는 잎 뿌리의 위치를 ​​조절한다.


나선, 원 또는 이중 나선 형태의 둥지, 하지만 이 꿀벌 둥지는 어떨까?
이 나선형 및 동심원 벌집 구조는 호주 북부에서 발생하는 야생 벌 Tetragonula carbonaria에서 유래한다.

테트라고눌라 카르보나리아(Tetragonula carbonaria, 이전에는 Trigona carbonaria로 알려짐)는 호주 북동쪽 해안에 서식하는 독침없는 벌이다. 일반적인 이름은 슈가백 벌(sugarbag bee)이다. 그들은 때때로 부시벌(bush bee)라고도 한다.

꿀벌은 Dendrobium lichenastrum, D. toressae, D. speciosum과 같은 난초 종을 수분하는 것으로 알려져 있다. 소철 Cycas 배지에서 꽃가루를 수집하는 곤충으로 확인됐다. 작은 체형, 작아진 날개, 꿀벌과 비슷한 고도로 발달된 사회 구조로 유명하다.

▲ Tetragonula carbonaria. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tetragonula_carbonaria_f.jpg


T. carbonaria는 둥지에 벌집을 형성하고 식용 꿀을 생산한다.
전체 둥지는 때때로 호주 원주민이 먹는다. 꿀벌은 밀랍, 수지, 진흙 또는 둥지의 흙에 침입자를 코팅하고 고정시켜 둥지에 들어가는 침략적인 작은 벌집 딱정벌레(Aethina tumida)를 '미라 화'한다.

이 찌르지 않은 벌은 사회적으로 생활하며 보통 동굴이나 오래된 나무의 균열에 둥지를 만든다. 그라나다 대학의 Antonio Osuna-Mascaró는 “이 유형의 벌집은 나선, 이중 나선 또는 표적과 유사한 패턴을 형성한다.

작업자는 각 층 또는 행의 끝에 새로운 벌집 셀을 점차적으로 추가해 이러한 둥지를 만든다. 연구원은 “원래 이러한 패턴에는 화학 신호의 형태와 같이 작업자 간에 일종의 의사 소통이나 조정이 필요하다고 생각되었다”고 말했다. 그러나 이것은 확인할 수 없다.

의사 소통이 필요하지 않다.

▲ Sugarbag bee (Trigona carbonaria), 브리즈번, 퀸즐랜드,

호주. Source : Flickr: Native Bee, Author : James Niland  


Osuna-Mascaró와 그의 동료들은 이제 시뮬레이션을 사용해 정방형 벌집의 복잡한 패턴이 자기 조직화와 간단한 기본 수학 규칙의 조합을 기반으로 한다는 것을 알아냈다.
"벌들은 환경과 상호 작용하여 행동을 조정하므로 마스터플랜이나 의사소통이 필요하지 않다"고 연구원들은 설명했다.

대신 결정이 자라거나 껍데기에서 자개가 자랄 때 분자가 모여있는 것과 유사한 원리에 따라 둥지의 모양이 만들어진다. "이러한 구조는 출현 현상의 결과이며 많은 간단한 개별 단계의 합에서 발생한다"고 과학자들은 설명했다.
그들은 일벌의 크기와 벌집 세포의 가변성을 설명하는 요인이라는 두 가지 매개 변수만 사용하여 벌집 둥지의 형성을 재현하는 데 성공했다.
(Journal of The Royal Society Interface, 2020; doi : 10.1098 / rsif.2020.0187) 

 출처 : University of Granada

[더사이언스플러스=문광주 기자] "Green Soul, Beautiful Nature"

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