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- 지금까지 생물학자들, 거미가 몸에 있는 감각털을 사용해 소리를 들을 것이라고 가정
- 거미는 움직일 때 항상 스피커 방향으로 회전. 소음의 크기에 따라 행동이 달랐다.
- 소음이 적으면 웅크리고, 크면 앞다리가 늘어나거나 갑자기 몸을 돌리는 현상도 관찰돼

거미줄이 듣고 있다.
정원 거미는 거미줄을 외고막처럼 사용한다.

일부 거미는 덫뿐만 아니라 거미줄을 음향 안테나로 사용해 먹이나 포식자가 다가오는 소리를 듣는다. 이것은 가는 거미줄이 음파를 통해 기압 변화에 반응하기 때문에 가능하다. 우리 고유의 정원 거미와 같은 거미줄은 이러한 약한 움직임을 감지하여 일종의 외고막으로 사용한다. 이것은 그들이 감각 모발만으로 가능한 것보다 훨씬 더 멀리 들을 수 있게 해준다. 

▲ 여기 다리 거미와 같은 거미줄 거미는 줄을 사용해 먹이를 잡을 뿐만 아니라 듣기도 한다. © Mateusz Kropiwnicki

거미줄은 자연에서 가장 강하고 탄력 있는 섬유 중 하나다. 가는 실은 강철보다 찢어지지 않고 여전히 유연하다. 거미는 이 실크 섬유를 촘촘하고 대칭적인 줄로 엮어 곤충과 다른 작은 동물이 날아가거나 기어들어갈 때 잡히게 한다.

십자가 거미는 어떻게 듣을까?

거미줄은 잠재적인 먹이를 잡는 데만 사용되는 것은 아니다.
미국 Binghamton 대학의 Jian Zhou가 이끄는 연구팀은 거미줄이 어떻게 소리를 들을 수 있는지, 그리고 거미줄과 같은 미세한 거미줄이 이에 어떤 역할을 하는지 조사했다. 지금까지 생물학자들은 거미가 주로 몸에 있는 감각털을 사용해 소리를 들을 것이라고 가정했다. 점프하는 거미는 몇 미터 떨어진 곳에서도 음파를 포착할 수 있다.

Zhou와 그의 동료들은 외부 진동이나 외풍에 의해 실험이 방해받지 않는 특별한 조용한 공간을 테스트에 사용했으며 여기에서도 흔히 볼 수 있는 거미 Larinoides sclopetarius가 직사각형 프레임에 거미줄을 짜도록 했다. 초기 테스트에서는 거미가 웹에 직접 전달되는 기계적 진동에 예상대로 반응하는 것으로 확인되었다.

▲ 스파이더 오브 웹은 거대하고 재구성 가능하며 재생 가능한 매우 민감한 음향 안테나이다. (A–E) 거미로부터 3.0m 거리에 있는 확성기에서 생성된 원격 정상 사건 소리에 대한 구 웹 응답. (출처" 관련논문 Outsourced hearing in an orb-weaving spider that uses its web as an auditory sensor / PNAS)

거미는 소리에 반응한다.

그런 다음 실제 청취 테스트가 진행됐다. 연구팀은 거미줄에서 3미터 떨어진 곳에 확성기를 설치하고 거미줄에 직접적인 진동을 일으키지 않고 음파를 생성하는 데 사용했다.
그 결과 거미는 소리에 반응해 거미줄 구조에서 구르거나 웅크리거나 납작해졌다. 그렇지 않으면 거미는 거미줄이 진동할 때만 이러한 행동을 보인다.

거미는 분명히 소음의 원인을 찾아낼 수 있었다. 거미는 움직일 때 항상 스피커 방향으로 회전했다. 또한 소음의 크기에 따라 행동이 달랐다. 소음이 적으면 웅크리고, 소음이 크면 앞다리가 늘어나거나 갑자기 몸을 돌리는 현상도 관찰됐다.

▲ 초점 공기 중 소리에 의해 자극된 구 웹(web) 움직임에 대한 거미 행동 반응. (A) 설정의 개략도. 고도로 국소화된 근거리 사운드는 허브 웹에 있는 거미로부터 반경 50mm 거리에 있는 구형 웹에 닿지 않고 최대한 가깝게 배치된 소형 스피커에 의해 생성되었다. (B 및 C) A의 자홍색 직사각형 영역으로 표시된 구 웹 평면에서 측정된 200Hz의 공기 중 초점 음장. 근거리 음장은 속도가 우세하며, 여기서 B의 SPL은 SVL과 비교해 거의 무시할 수 있다. C. 미니스피커 공기 중 음향 신호는 거미가 앉은 곳(< 50dB)으로 전파된 후 거미(방법)의 감지 임계값 아래로 빠르게 감소하고 유도된 평면 밖 웹 움직임(C)은 덜 감쇠합니다(≤ 68dB). (D 및 E) 초점 톤(200Hz, 등가 SPL ≤ 68dB, 3초 지속 시간)에 대한 행동 응답 범주 및 응답 대기 시간(각 값, 중앙값, 사분위수 및 범위). (출처: 관련논문 Outsourced hearing in an orb-weaving spider that uses its web as an auditory sensor / PNAS)

거미줄은 공기압으로 진동한다.

다리 거미는 어떻게 이 거리에서 소리를 감지할 수 있을까?
그 해답은 거미줄을 구성하는 거미줄에 있다. "개별 실이 너무 가늘어서 본질적으로 공기와 공명하고 공기 분자에 의해 움직인다"라고 코넬 대학의 론 호이(Ron Hoy) 수석 저자는 설명했다. 따라서 거미줄은 소리에 의해 유발된 기압 변동에 반응한다.

거미는 다리 끝에 있는 감각 기관의 도움으로 거미줄에서 이러한 변화를 감지할 수 있다.
이러한 방식으로 거미줄 자체로 짜여진 거미줄보다 최대 1만 배 더 큰 범위의 소리를 캡처한다”라고 Zhou와 그의 팀이 보고했다.

외부 고막으로서의 거미줄

아웃소싱 청력은 실제로 매우 유연하며 손상 후 1시간 이내에 수리할 수 있다.
"거미는 필요에 따라 '외부 고막'을 기능적으로 조정하고 정기적으로 재생시킬 수 있다"라고 연구원들은 보고했다. 거미가 몸을 웅크리고 늘여서 실크 실의 장력을 변화시켜 다른 주파수를 감지하는 것도 가능하다고 Hoy는 말했다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences; 2022, doi: 10.1073/pnas.2122789119)
출처: Cornell University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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