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- 꿀벌(Apis mellifera L.)은 전 세계 재배 식물의 약 3분의 1을 수분
- 건강한 여왕벌은 하루에 850-3천200개의 알을 낳을 수 있어, 자신의 체중보다 많은 양
- 바이러스 감염이 여왕벌의 난소를 수축시켜 알을 덜 낳게 한다
- 페로몬 감소는 일벌에게 여왕벌이 더 생존할 수 없다는 신호
- 일벌은 여왕벌의 약화를 "감지"하고 새로운 여왕벌을 키워 반응

꿀벌이 여왕벌을 몰아내는 이유
바이러스 감염, 벌집에서 폭동 유발

여왕벌은 오래 살까? 여왕벌들이 바이러스에 감염되면 산란을 적게 하고 군집에 피해를 준다. 이제 연구자들은 벌 군집이 어떻게 이를 보상하는지 알아냈다. 연구 결과에 따르면, 약해진 여왕벌은 특정 페로몬을 덜 분비한다. 일벌은 이 신호에 반응해 지도자를 몰아내고 새롭고 건강한 여왕벌을 키우기 시작한다. 그사이 꿀 생산량과 수분량은 줄어든다. 

▲ 푸른 하트 심장이 표시된 꿀벌 여왕. © Shelley Hoover

꿀벌(Apis mellifera L.)은 전 세계 재배 식물의 약 3분의 1을 수분한다. 따라서 우리의 식량 공급에 없어서는 안 될 존재다. 벌은 또한 꿀 생산을 위해 사육되기도 한다. 그러나 수년 동안 양봉가들은 겨울을 견디지 못한 벌 군집의 수가 증가하고 있다고 보고해 왔다. 가장 흔한 이유는 군집이 여왕벌을 잃었기 때문이다.

여왕벌의 유일한 목적은 알을 낳고 후손의 존속을 보장하는 것이다. 브리티시컬럼비아 대학교의 선임 저자인 레너드 포스터(Leonard Foster)는 "건강한 여왕벌은 하루에 850개에서 3천200개의 알을 낳을 수 있는데, 이는 자신의 체중보다 많은 양이다"고 설명했다. 그러나 여왕벌이 알을 너무 적게 낳으면 일벌이 일반적으로 불임이 되기 때문에 전체 군집의 생존 가능성이 위험해진다.

약해진 여왕벌은 언제 교체되나?

양봉가들은 또한 알을 너무 적게 낳은 여왕벌이 조기에 후계자로 교체된다는 보고를 자주 했다. 약해진 여왕벌은 이전에 충성스러웠던 부하들에게 전복된다. 새롭고 젊고 건강한 여왕벌이 여왕벌의 자리를 차지한다. 그러나 이러한 반란이 어떻게 발생하는지는 지금까지 밝혀지지 않았다. 포스터와 제1저자인 브리티시컬럼비아 대학교의 앨리슨 맥아피(Alison McAfee)가 이끄는 연구팀은 이 문제를 조사했다.

▲ 대체 셀(땅콩 모양 구조물, 가운데) 위에 서 있는 여왕벌. 분리된 셀에는 일벌들이 대체용으로 키운 새로운 여왕벌이 있다. © Shelley Hoover

이를 위해, 그들은 실험에서 각 군집의 여왕벌에게 벌들에게 흔한 바이러스를 감염시키고 이것이 여왕벌의 신체에 미치는 영향을 조사했다. McAfee는 "이전 연구에서는 약해진 여왕벌이 바이러스에 심하게 감염되었다는 사실이 밝혀졌다"고 말했다. 따라서 생물학자들은 감염과 여왕벌의 죽음 사이에 연관성이 있는지 조사했다. 또한, 약해진 지도자의 상태에 대한 일벌들의 반응도 관찰했다.

페로몬 결핍은 반란을 유발한다

연구진은 바이러스 감염이 여왕벌의 난소를 수축시켜 알을 덜 낳게 한다는 것을 발견했다. 간접적으로, 병든 여왕벌은 결과적으로 메틸 올레산을 덜 생산한다. 이 페로몬은 일반적으로 일벌의 충성심을 유지하고 벌집의 질서를 유지하는 화학 전달 물질이다.

그러나 McAfee와 그의 동료들은 현재 여왕벌의 메틸 올레산 수치가 떨어지면 일벌들이 후계자를 준비하기 시작한다는 것을 관찰했다. 포스터는 "페로몬 감소는 일벌에게 여왕벌이 더 생존할 수 없다는 신호로 보인다"고 말했다. 이 이론에 따르면 일벌은 여왕벌의 약화를 "감지"하고 새로운 여왕벌을 키워 반응할 수 있다.

▲ 꿀벌 프레임에 있는 여러 개의 대체 셀은 일벌들이 대체 여왕벌을 키우고 있음을 나타낸다. © Shelley Hoover

양봉가에게 일시적인 생산 손실

이러한 조율되고 놀라울 정도로 동시적인 "교체" 과정에서 일벌은 벌집 안에 하나 이상의 특별히 큰 유충실을 만들고, 그 안에서 자라는 유충에게 먹이를 주어 그중 하나가 군집의 우두머리 자리를 차지할 때까지 기다린다. 어린 여왕벌은 꽃가루 대신 일벌의 침으로 만든 영양이 풍부한 특수 사료인 로얄 젤리를 섭취하는데, 이로 인해 여왕벌은 매우 큰 몸집을 갖게 된다. 여왕벌을 키우는 것은 일벌에게 시간과 에너지를 많이 소모하지만, 궁극적으로는 군집의 생존을 보장한다.

그러나 새로운 여왕벌이 성숙하기 전에 옛 여왕벌이 전복되어 군집에 여왕벌이 전혀 없는 경우도 있다. 이는 처음에는 알이 너무 적다가 나중에는 전혀 낳지 않게 되어 벌 개체 수가 일시적으로 감소한다는 것을 의미한다. 이는 궁극적으로 수분과 꿀 생산 감소로 이어져 막대한 농업적 또는 생태적 피해를 초래할 수 있다.

페로몬 대체는 여왕벌의 왕위 유지를 가능하게 한다.

하지만 조기 반란을 예방하고 기존 여왕벌을 더 오래 보존할 수 있는 방법이 있다. 연구진은 상업 양봉업자들이 메틸 올레산이 함유된 합성 페로몬 혼합물을 벌집에 투여할 수 있다고 설명했다. 그러면 일벌들은 처음에는 평소처럼 수분과 꿀 생산을 계속하며, (아직은) 새로운 여왕벌을 키우는 데 에너지를 투자하지 않는다.

포스터는 "지속적인 생산성이 가장 중요한 시기에 벌집에 메틸 올레산을 보충하면 벌통을 안정시키는 데 도움이 될 수 있다"고 말했다. 그러나 여왕벌은 점차 약해지고 결국 교체해야 하기 때문에 장기적인 해결책은 아니다.

응애가 바이러스를 퍼뜨린다

연구진에 따르면, 단기적인 페로몬 보충보다 더 현명한 방법은 벌집을 바이러스로부터 적극적으로 보호하여 여왕벌이 애초에 감염되지 않도록 하는 것이다. 여기에는 바이러스를 퍼뜨릴 수 있는 바로아 응애와 같은 기생충을 방제하는 것이 포함된다. 현재 바이러스에 감염된 꿀벌 군집에 대한 치료법은 없다.

참고:
Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; doi: 10.1073/pnas.2518975122

출처: University of British Columbia

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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