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꿀벌은 일종의 “먼저 감염된 동료에 대한 사회적 거리”를 실천한다.
트라펄렉시스(Trophallaxis:영양교환)을 줄여 벌집에서 물리적 접촉을 통한 병원체 전파를 감소시킨다.
바이러스는 꿀벌의 피부에 있는 탄화수소가 냄새를 변화시켜 경비병을 피한다.
꿀벌 바이러스가 확산을 촉진하는 방식으로 숙주를 조작했다는 것을 의미한다.

꿀벌의 "사회적 거리두기"
꿀벌 바이러스가 숙주의 행동을 조작하는 법

바이러스에 의해 조작 :
최근 연구원들은 바이러스가 자신들의 전파를 위해 어떻게 행동하는지 발견했다.
꿀벌은 벌집 내에서 감염된 종에 대해 사회적 거리를 두고 있다.
그러나 낯선 벌집에 들어서는 입구에서 바이러스에 감염된 일벌은 거절당하는 것이 아니라 대신 먹을 것을 받는다. 이렇게 하면 바이러스가 한 벌집에서 다른 벌집으로 쉽게 이동할 수 있다. 

▲ 꿀벌은 벌집 내에서 감염된 종에 대해 사회적 거리를 두고 있다.

바이러스는 우리 인간뿐만 아니라 꿀벌에게도 적용된다.
꿀벌들은 피를 빠는 바로아 진드기로부터 고통받을 뿐만 아니라, 이 기생충은 많은 벌 바이러스의 운반자이기도 하다. 치명적인 날개 변형 바이러스 외에도 이스라엘 급성마비 바이러스(IAPV)도 포함된다.

꿀벌은 감염된 종에게 어떻게 반응할까?

바이러스가 어떻게 한 벌집 층에서 다른 층으로 이동하는지, 감염이 꿀벌의 행동에 영향을 미치는지 여부는 지금까지 알려져 있지 않았다.
최근 아메스(Ames) 소재 아이오와 주립대학교(Iowa State University)의 아미 게퍼(Amy Geffre)와 동료는 이것을 자세히 조사했다.
그들은 자동 시스템을 사용해 3가지 벌집에서 개별적으로 표시된 900개가 넘는 꿀벌의 움직임과 행동을 지속적으로 추적하고 평가했다.

첫 번째 실험에서 연구원들은 꿀벌이 벌집 내에서 바이러스 감염 및 아픈 동료에게 어떻게 반응하는지 조사했다. 이를 위해 여러 벌집 거주 벌들을 IAPV에 감염시켰다.
대조군으로서 그들은 다른 꿀벌에게 감염과 유사한 면역 반응만을 유발하는 DNA 단편을 주었다. 이 꿀벌의 종들은 어떻게 반응할까?

▲ 트로펠넥시스(영양교환)하는 두 꿀벌(그림 중앙) © University of Illinois

층에서 접촉 회피

관측에 따르면 벌통에 있는 꿀벌은 암컷의 종이 감염되었는지 또는 그녀의 면역시스템이 왕성하게 작동하는지 여부를 즉시 인식한다. 영향을 받은 꿀벌은 여전히 안테나로 집중적 탐색을 당했지만 소위 트라펄렉시스(Trophallaxis: 영양교환, 액상 음식과의 상호 공급)는 거의 없었다. 따라서 꿀벌은 일종의 “먼저 감염된 동료에 대한 사회적 거리”를 실천했다.

"우리는 트라펄렉시스(영양교환)을 줄임으로써 벌집에서 물리적 접촉을 통한 병원체 전파를 감소시키는 적응형 사회 메커니즘이라고 생각한다"고 연구원들은 말했다.
이 사회적 거리두기는 IAPV 감염에 특이적인 것으로 보이지는 않지만 일반적으로 감염 또는 면역학적으로 활성화된 종에 적용되는 것으로 보인다.
이것은 유일한 면역 자극 꿀벌에 대한 동일한 회피 반응을 보여 주었다.

▲ 경비병 벌이 받아 들인 "낯선 벌"의 비율. © Geffre et al., / PNAS

경비병 꿀벌들을 속여

벌집 내의 꿀벌들은 감염에 대비한 것으로 보인다.
IAPV 바이러스는 또 다른 실험에서 밝혀진 것처럼 여전히 속임수를 갖고 잇다.
이에 연구원들은 낯선 벌집의 출입구 앞에 IAPV에 감염된 일부 일벌을 배치했다.
제어를 위해 그들은 건강한 일꾼들과 면역 자극된 꿀벌들과 함께 이것을 반복했다.

예상대로 건강하고 면역 자극된 꿀벌 만이 경비벌에 의해 인식되고 쫓겨났다.
그러나 감염된 일벌은 그렇지 않았다. “우리는 IAPV에 감염된 꿀벌이 경비병 벌로부터 공격을 덜 받았다”고 연구원들은 보고했다. "동시에, 이 꿀벌들은 경비벌로부터 더 많은 손질과 영양교환을 초래했다." 분명히 경비 꿀벌들은 이 일벌들을 낯선 사람들로 인식하지 않았고 층을 오가는 동료처럼 취급했다.

바이러스가 꿀벌의 냄새를 바꾼다.

왜?
일리노이 대학의 공동 저자 아담 돌레잘(Adam Dolezal)은 “어느 정도 감염된 꿀벌은 낯선 층에서 경비병의 방어반응을 우회할 수있다”고 말했다. 이것이 무엇인지 알아내기 위해 연구원들은 꿀벌의 껍질에 있는 탄화수소(꿀벌이 벌집의 종류와 동료 종의 상태를 식별하는 데 사용하는 향기)를 분석했다.

실제로 이러한 연결 중 8개에는 현저한 차이가 있었다.
Geffre와 그녀의 연구팀은 “감염은 대조군 및 면역 자극된 꿀벌과는 다른 분자 프로파일을 초래했다. 바이러스는 꿀벌의 냄새를 변화시키는 것으로 보인다”고 설명한다.
이것은 벌집 입구의 경비병이 건강한 낯선 사람보다 감염된 노동자에게 덜 공격적으로 반응한 이유를 설명 할 수 있다.

많은 양봉장 감염 위험 크다

이것은 꿀벌 바이러스가 확산을 촉진하는 방식으로 숙주를 조작했다는 것을 의미한다.
벌집 내의 병원체는 사회적 거리에 의해 둔화되지만, 새로운 주거지로 점프하는 것이 더 쉽다. Dolezal은 “바이러스가 새로운 주인 그룹으로 이전되는 것이 훨씬 유리하다.
"어떻게 그렇게 할까? IAPV의 경우 A층의 감염된 꿀벌이 B층에 접근할 가능성이 더 높다.”

이 발견은 병원균이 또한 숙주의 행동을 조작 할 수 있다는 것을 다시 한번 입증하기 때문에 관련이 있다. 한편, 현대 양봉에서는 벌집이 1미터도 안되는 거리에 있다”고 Geffre와 그의 동료들은 설명한다. 일부 과수원에는 개화 중에 수백 개의 층이 있다. 따라서 이러한 근접성으로 인해 위험한 바이러스의 전송이 훨씬 쉬워진다.

(Proceedings of the National Academy of Sciences,

2020; doi: 10.1073/pnas.2002268117)
출처: University of Illinois at Urbana-Champaign

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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