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[IT뉴스][동물do감] 자기장 읽는 비둘기, 해답은 ‘귓속 털세포’

온카뱅크관리자

2025-11-21 16:07:28

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 비둘기와 바다거북 등 일부 동물은 지구 자기장을 감지해 방향을 파악할 수 있는 것으로 알려졌다. 게티이미지뱅크 제공
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 비둘기(학명 Columba livia)가 지구 자기장을 감지해 방향을 파악하는 능력은 귓속 깊숙한 곳에 있는 털세포 덕분이라는 연구결과가 나왔다. 인간에게는 없는 동물의 '초능력'인 자기장 감지 메커니즘이 차츰 밝혀지고 있다.
 데이비드 키이스 독일 루트비히막시밀리안 뮌헨대(LMU) 생물학과 교수팀은 비둘기의 내이에 있는 털세포가 자기장을 감지한다는 사실을 확인했다. 연구 결과를 20일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'에 공개했다. 
 1882년 프랑스 동물학자 카미유 비귀에는 새와 일부 척추동물이 지구 자기장을 활용해 먼 거리를 이동한다고 추측했다. 그는 자기장이 내이에 있는 액체에서 미세한 전류를 유도해 나침반 바늘처럼 방향을 알려준다는 가설을 세웠다.
 과학자들은 여러 실험을 통해 일부 동물이 지구 자기장을 감지할 수 있다는 사실을 확인했다. 자기장 감지 능력은 새와 곤충, 바다거북 등이 특정 위치를 기억하거나 찾아가는 데 도움을 준다.
 동물의 자기장 인지 메커니즘은 크게 두 가지로 제시된다. 먼저 망막 내부의 광감각 단백질이 자기장에 반응해 자기장의 방향을 드러내고 동물에게 시각 정보로 나타난다는 메커니즘이다. 철분을 포함한 미세한 결정체가 회전하며 감각을 자극해 자기장 방향을 인지한다는 관점도 있다. 
 연구팀은 비귀에가 제시한 가설처럼 비둘기가 내이에서 자기장을 감지할 수 있다고 가정했다. 서로 직교하는 세 축 방향으로 배열돼 방향을 감지하는 기관인 반고리관 내부의 체액이 흐르며 털세포를 자극한다. 털세포는 자기장 정보를 전기 신호로 변환해 뇌에서 인식한다는 가설이다. 
 연구팀은 비둘기의 뇌에서 자기장에 반응하는 부위를 확인하기 위해 외부 자기장을 제거해 내부 공간의 자기장 변화를 통제할 수 있는 장치를 구현했다. 이후 13마리의 비둘기를 한 마리씩 장치에 넣고 자기장을 변화시켰다. 비둘기를 안락사한 뒤 최근 유전자 활동이 있었던 신경세포를 찾아낼 수 있는 항체를 뇌에 주입했다. 현미경으로 뇌 속에서 자기장에 반응한 세포를 확인하고 대조군과 비교했다.
 분석 결과 내이에서 정보를 받는 영역인 뇌의 전정핵이 자기장 변화에서 활성화된다는 사실이 발견됐다. 신경 신호는 감각 정보를 통합하는 뇌 부위인 중뇌 피질과 공간 지각을 담당하는 영역인 해마로 전달됐다.
 연구팀은 비둘기 3마리를 해부해 반고리관 내 털세포를 조사했다. 한 유형의 털세포가 다른 세포보다 전압을 감지하는 부위가 많았다.
 연구팀은 "털세포 유형의 차이가 뇌에서 운동 신호와 자기장 신호를 구분하는 데 도움이 될 수 있다"고 설명했다.
 연구팀은 빛에 의존하는 자기장 감지 메커니즘을 배제하기 위해 다른 비둘기 14마리를 대상으로 어둠 속에서 실험을 반복했다. 비둘기가 빛의 유무와 관계없이 자기장을 감지한다는 사실도 확인한 셈이다.
 바다거북의 자기장 감지 능력을 연구하는 케네스 로만 미국 노스캐롤라이나대 교수는 "반고리관이 없더라도 체액으로 채워진 공동을 진화시키고 털세포를 가진 동물은 자기장을 감지할 가능성이 있다"고 밝혔다.
 에릭 워런트 스웨덴 룬드대 교수는 "새로운 형태의 자기장 감지 방식을 입증하고 신경 경로까지 밝혀냈다"고 평가했다.
 울리히 뮐러 미국 존스홉킨스대 교수는 연구성과에 대해 "매우 설득력 있다"고 평가하며 자기장 감지 능력의 핵심 유전자 서열을 유전자 교정 기술 등으로 제거하고 능력이 사라지는지 등을 확인하는 것이 중요하다고 밝혔다.
 연구팀은 향후 연구에서 비둘기의 뇌가 자기장 신호를 어떻게 유용한 정보로 변환하는지 규명할 계획이다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1126/science.aea6425
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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