암컷 일개미가 ‘가짜 여왕’이 되어도 알을 많이 낳고 오래 살아
인슐린은 원래 수명 단축 시켜…여왕개미는 인슐린 차단제인 Imp-L2가 있어 적절히 조절 가능

과학자들은 여왕개미의 놀라운 精力과 장수의 비밀은 인슐린을 마음대로 생산하고 차단하는 이중 시스템을 갖고 있기 때문인 것이라고 밝혀냈다. [사진= 위키피디아] 
과학자들은 여왕개미의 놀라운 精力과 장수의 비밀은 인슐린을 마음대로 생산하고 차단하는 이중 시스템을 갖고 있기 때문인 것이라고 밝혀냈다. [사진= 위키피디아] 

【뉴스퀘스트=김형근 과학전문 기자】 개미는 곤충 중에서도 몸 크기와 힘 사이의 비율을 따졌을 때 힘이 매우 좋은 곤충에 속한다. 잘 발달된 외골격 덕분에 자기 몸무게의 약 20배까지 들어 올릴 수 있다. 작은 거인이다.

또한 잡식성 곤충들 중에서도 가리는 것 없이 모두 먹기 때문에 자연계에서 중요한 청소부 역할을 하는 동물 중 하나이다.

보통 사람들은 개미가 설탕이나 과자 류를 좋아한다고 생각한다. 그러나 그것은 오해다. 그건 벌이 해당되고, 개미는 지방과 단백질을 가장 좋아한다. 개미들이 지나다니는 곳에 식용유 몇 방울만 떨어뜨리고 다음날이 되면 그곳은 개미 천국이 된다.

여왕개미는 인슐린 생산과 차단 이중 시스템을 적절히 이용

결혼 비행하기 전군체에서 살 때까지는 공주개미, 결혼비행 후 새로운 군체를 만들 때부터는 여왕개미라 부른다.

결혼비행 시기가 되면 자신의 개미집에서 나와 일제히 날아오른다. 공주개미는 근친을 피하기 위해 자신의 집에서 멀리 떨어진 후에 성 페로몬을 발산한다.

페로몬 냄새를 맡은 타 군체의 수개미가 접근하면 공주개미는 고속으로 비행하며 자신에게 정자를 제공해줄 수개미를 유인한다. 이렇게 하면 교미 가능성이 커져 더 많은 수개미와 교미가 필요한 종이 선호하는 방식이다.

일개미의 수명이 3~4개월인데 비해 여왕개미는 수년, 또는 10년까지도 산다. 그러면 이러한 여왕개미 왕성한 정력과 긴 수명의 비밀은 무엇일까?

동물계에서 높은 출산율과 성공적인 번식은 보통 수명이 더 짧다는 것과 일치한다. 그러나 여왕개미는 이러한 일반적인 규칙의 예외이다.

여왕개미들은 유전적으로 번식하지 못하는 동일한 친척들에 비해 10배에서 30배 더 오래 산다. 플로리다 대학의 연구원들이 최근 이 현상을 새롭게 조명했다.

뉴욕 대학의 전문가들과 협력한 플로리다 대학 공동 연구팀은 개미 여왕들이 그들의 인슐린을 조절하기 위해 이중 시스템을 사용한다는 것을 발견했다. 이 시스템을 통해 여왕개미는 번식과 수명을 동시에 향상시킬 수 있다.

플로리다 대학의 후아 얀(Hua Yan) 교수가 이끈 공동 연구팀은 여왕개미들이 알의 발달을 촉진하기 위해 인슐린 생산을 엄청나게 증가시키는 반면, 그들의 난소는 또한 노화 과정을 느리게 하는 인슐린 차단제를 생산하는 놀라운 사실을 발견했다.

개미들이 자신들의 사회를 조직하기 위해 페로몬과 의사 소통하는 방법에 대한 전문가인 얀 교수는 “이 발견이 우리가 많은 동물들의 노화 과정을 더 잘 이해하는데 도움이 될 수 있길 바란다”고 말했다.

인간과 다른 포유류가 인슐린 경로를 부분적으로 차단함으로써 이익을 얻을 수 있는지에 대한 의문이 남아 있다. 예를 들어, 칼로리 제한은 인슐린 생산을 늦추지만 생식에는 해롭다.

이 연구는 인도 점프 개미로도 알려진 하페그나토스 소금쟁이 개미(Harpegnathos saltator ants)에 초점을 맞췄다.

인간의 정력과 노화에 의한 수명 연장에 도움될 수 있어

흥미로운 점이 있다. 인디언 점프 개미 군체에서는 여왕개미가 죽으면, 암컷 일개미들은 어떤 개미가 ‘가짜 여왕(pseudo-queen)’이 되어 번식할지를 결정하기 위해 결투를 벌인다.

가짜 개미 여왕(날 때부터 여왕개미가 아닌)이 된 일개미는 실제로 알을 낳고 수명도 길어진다. 7개월인 수명도 4년으로 늘어난다. 그러나 이 집단에 진짜 여왕개미가 들어오면 일개미로 돌아간다.

인도 점프 개미의 일개미 수명은 보통 7개월 정도이고 여왕개미는 5년 정도 살며 수백만개의 알을 낳는 것으로 알려져 있다.

연구원들은 수명 연장이 어떻게 켜지거나 꺼지면서 수명을 조절할 수 있는지를 조사하기 시작했다. 그들은 가짜 여왕들이 훨씬 더 많은 인슐린을 생산한다는 것을 발견했다.

얀 교수는 "간단하게 말해서 가짜 여왕은 생식을 하기 때문에 인슐린이 필요하다. 인슐린은 보통 수명을 단축시키지만, 그들은 훨씬 더 긴 수명을 가지고 있다”고 말했다.

그 이유가 무엇일까? 얀 교수는 “개미들의 인슐린 신호에는 번식과 수명을 차등적으로 조절하는 무언가 있을 것”이라고 설명했다.

연구팀은 인슐린 차단제인 Imp-L2가 그 비밀이라고 지적했다. 그들은 이 차단제가 가짜 여왕의 새로 활성화된 난소에서 생성된다는 사실을 발견했다.

이 인슐린 차단제는 노화를 가속시키는 인슐린 경로의 부분을 느리게 하고, 신호 전달 경로의 생식 촉진 부분을 그대로 유지한다.

이 연구는 과학저널 ‘사이언스(Science)’에 발표되었다.

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