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제브라피쉬는 앞을 보지 않고 어떻게 헤엄을 칠까

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2017년 07월 30일 21:30 프린트하기

표지로 읽는 과학 - 네이처
 

네이처 제공
네이처 제공

이번 주 ‘네이처’ 표지에는 작은 몸으로 물살을 가르는 제브라피쉬(Danio rerio)가 담겼다. 3~4㎝ 길이의 제브라피쉬는 수정란을 얻기 쉽고 세대교대도 빨라 척추동물의 발생 과정을 연구하는 데 주로 활용돼 왔다. 최근 국제 공동 연구진이 제브라피쉬가 어떻게 물의 흐름을 감지하는지 밝혀냈다.
 
파블로 오테이자 미국 하버드대 분자세포생물학과 교수팀은 독일 막스플랑크신경생물학연구소와 공동으로 제브라피쉬의 감각 시스템에 대한 관측과 모델 시뮬레이션 분석 결과를 ‘네이처’ 27일자에 발표했다.
 
이들에 따르면 제브라피쉬는 감각기관인 ‘측선(側線)’에 나 있는 머리카락 같은 ‘모(毛)세포’로 복잡한 외부 환경을 인식하면서 헤엄을 치는 것으로 나타났다. 즉, 제브라피쉬는 시각적 단서 없이도 주변 물의 흐름을 감지해 방향을 조절하거나 장애물을 피할 수 있었다.
 
연구진은 어떤 원리로 제프라피쉬가 물의 흐름을 파악해 움직이는지 모델 시뮬레이션을 통해 분석했다. 그 결과, 제브라피쉬는 먼저 모세포에서 국소적으로 느껴지는 물 흐름의 속도(속력, 방향)를 감지해 전체 물 흐름을 추정하는 것으로 나타났다. 이런 정보는 제브라피쉬가 물에 휩쓸려 가지 않도록 해 준다.

 

또 특정 방향으로 헤엄칠 때 주변 물 흐름이 일시적으로 어떻게 바뀌는지도 감지해 방향을 바로 잡는 것으로 나타났다. 만약 물살이 제브라피쉬가 헤엄치는 방향과 반대 방향이라면 모세포에 감지되는 유속(流速)은 더 빨라질 것이다. 반대로 같은 방향이라면 유속은 가만히 있을 때보다 느리게 감지된다.
 
이렇게 유속을 바탕으로 방향을 잡는 제브라피쉬의 내비게이션 전략은 물고기뿐만 아니라 공기의 흐름에 맞서 날아가는 새들에게도 적용해 볼 수 있다. 오테이자 교수는 “이런 감각 시스템을 알고리즘으로 만들면 로봇 설계에도 응용할 수 있다”고 밝혔다.

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