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나비도 사람처럼 비슷한 상대를 만나 짝짓기 하는 이유가 시각 신경의 변화 때문이라는 사실이 밝혀졌다. 미국 시카고대 제공

사람들은 결혼할 때 자기와 전혀 다른 성격의 상대를 찾기도 하지만, 많은 사람이 비슷한 환경과 성격의 상대를 찾는 경우가 많다. 이런 선택은 사람뿐만 아니다.

미국 시카고대 생태·진화학과, 유기체 생물학·해부학과, 물리학과 공동 연구팀은 수컷 나비는 비슷한 날개 색을 가진 암컷을 찾는데, 이는 신경망의 변화 때문이며, 이런 선택이 진화를 추동한다고 15일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 3월 11일 자에 실렸다.

헬리코니우스 나비(Heliconius)는 날개 무늬와 색깔이 매우 다양한 열대 나비의 한 종으로, 날개 색깔과 무늬는 포식자들에게 경고 신호로 작용한다. 날개 색깔이 생존에 결정적 역할을 하다 보니 수컷은 무늬는 다르더라도 같은 날개 색을 가진 암컷을 선호하는 것으로 알려졌다. 그렇지만, 헬리코니우스의 이런 선호도 뒤에 숨은 감각적, 신경학적 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 날개에 노란색 또는 흰색 점박이가 있는 헬리코니우스 시드노 2개의 아종을 대상으로 짝 선호도 뒤에 있는 유전적, 감각적 메커니즘을 조사했다. 연구 결과, 날개 색깔과 짝 선호도 모두와 관련된 4개의 유전체 영역이 밝혀졌다. 이 중에는 다른 헬리코니우스 나비에서도 이런 특성과 관련 있는 것으로 알려진 ‘K 염색체 부위’가 포함돼 있었다.

연구팀은 발달 단계별로 망막, 시신경엽, 뇌에서 유전자 발현 패턴을 조사했다. 그 결과, 짝 선호도와 연관된 유전체 영역에 있으면서 노란색과 흰색 수컷에서 발현 수준이 현저하게 다른 유전 변이 7개를 발견했는데, 연구팀에 따르면 짝 선호도에 영향을 미칠 가능성이 높은 것으로 확인됐다.

연구팀은 수컷이 서로 다른 날개 색깔을 어떻게 인지하는지 알아보기 위해 나비 눈의 광수용체가 색깔별로 얼마나 민감하게 반응하고 활동하는지 조사했습니다. 연구팀은 노란 날개를 가진 암컷을 선호하는 수컷은 녹색에 민감한 광수용체가 자외선에 민감한 광수용체 활동 대부분을 억제한다는 사실을 발견했다. 다른 나비들에게서는 이런 반응이 상대적으로 약하게 나타났다.

연구 결과를 종합하면 나비의 짝 선호도는 감각 정보가 처리되는 방식의 차이에서 비롯된다는 것이다. 헬리코니우스 수컷 나비가 같은 날개 색깔을 가진 암컷을 선호하는 것은 신경학적으로 더 잘 보일 뿐만 아니라 더 매력적으로 보이기 때문이라는 말이다.

연구를 이끈 마커스 크론포스트 시카고대 교수는 “이번 연구는 시각 신경이 짝 선택에 어떤 영향을 미치는지를 보여준다”라며 “광수용체 간 억제 관계는 진화의 가장 쉬운 특징이면서 빠른 행동 진화를 촉진할 수 있다”라고 설명했다.

유용하 과학전문기자

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