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설계자를 가리키는 딱따구리는 진화론을 쪼고 있다.
(Woodpecker Inspires Designers, Knocks Evolution)
Brian Thomas

   딱따구리(woodpecker)가 먹이를 찾으려고 나무를 쪼아 댈 때마다, 자신에게도 강력한 충격이 가해지기 때문에 보통의 다른 새라면 부리가 바스러지고, 두개골에 균열이 생기며, 뇌는 두부처럼 뭉개질 것이다. 그러나 이러한 비극이 발생하지 않도록 딱따구리의 머리 부분은 충격을 흡수하는 특별한 해부학적 구조로 설계되어있다. 어떻게 이러한 머리의 구조가 효과적으로 딱따구리 자신을 보호해 줄 수 있을까?

과학자들은 그 해답을 찾아 딱따구리의 설계 전략을 연구했다. Bioinspiration & Biomimetics 저널에 발표된 한 연구에서, 캘리포니아 버클리 대학의 연구원 윤상희, 박성민 씨는 딱따구리의 충격흡수 장치가 매우 효과적으로 작동되는 이유가 무엇인지를 분석했다.[1] 이들은 New Scientist 지에 게재된 글에서 4가지의 주요 해부학적 구조를 설명했다.[2] :

”딱딱하지만 탄성이 있는 부리, 두개골 후면에서 돌출된 설골(목뿔뼈)이 받쳐주는 근육질의 탄력성이 있는 혀, 두개골 안쪽의 해면질 뼈 부분, 두개골과 뇌를 보호하는 뇌척수액, 이 4가지 주요 해부학적 머리구조가 상호작용하여 진동을 흡수 억제한다.”[2]

이 2명의 연구자들은 이러한 구조를 각각 모방하여 다른 부문에 적용하기 시작했다. 그들은 부리의 진동 저항 구조를 모방해 외부 금속 실린더에 적용했다. 설골 구조에 영감을 얻어 실린더 내부에 고무층을 적용했고, 그리고 두개골과 뇌척수의 상호작용을 모방해 알루미늄층을 실린더 내부에 적용했다. 딱따구리에서 두개골에 부리의 근접함은 진동을 감소시킨다.

조류의 다공성 뼈 소재가 충격에너지를 흡수하는 방식을 모방하여, 실린더 속에 가지런히 배열된 구슬을 넣고 조립했다. 연구자들은 구슬 속에 민감한 전자장치를 장착하고, 장치 전체를 알루미늄 벽에 공기총으로 발사한 뒤, 실린더 구조가 전자장치를 얼마나 잘 보호하는지를 관찰했다.

현대의 비행기는 중요한 정보를 기록하는 장치가 장착되어 있다. 이러한 장치는 지표면에 있는 물체가 받는 힘보다 1000배 가량 많은 중력가속도, 즉 1,000G의 충격에 견딜 수 있는 충격흡수장치가 내장되어 있다. 딱따구리에게서 영감을 받은 새로운 충격 완충장치는 60,000G를 견뎌냈으며, 중력에 견디는 인공 장치 중에서 놀랄만한 발전 가능성을 제시해주었다.[1]

딱따구리는 진화의 큰 그림에 대한 살아있는 반증으로 줄곧 간주되어왔다. 작가이자 강사인 조브 마틴(Jobe Martin) 박사는 그의 저서 ”한 창조론자의 진화”에서 딱따구리가 다른 유형의 조류에서 진화했을 것이라는 다윈의 시나리오를 상상해 보았다 :

”어떤 새가 점심으로 나무껍질 밑에 숨어있는 작은 벌레를 골랐다고 생각해보자. 이 새는 나무껍질과 단단한 활엽수 속을 부리로 쪼아대기로 결심했다. 부리로 나무를 쪼는 순간 그 처음 동작에서 이 새는 한꺼번에 여러 문제들이 발생함을 발견했다. 부리는 나무에 부딪쳤을 때 산산조각이 났고, 꼬리 깃털들은 부서져 버렸으며, 그 충격은 편두통을 일으켰다. 부서진 부리로는 아무 것도 먹을 수 없었기에 그 새는 결국 죽었다.”[3]

물론 죽은 새는 더 이상 진화를 일으킬 수 없다.

특수 소재와 배열 상태를 포함하여 두 연구자들이 모방했던 각 구조들과 4가지 주요 해부학적 구조 모두 딱따구리가 나무에 구멍을 뚫기 위해 필요한 것이다. 그러나 이러한 놀라운 구조에도 불구하고 여전히 나무껍질 아래에서 꿈틀대는 벌레를 끄집어내는 데는 충분하지 않다. 그래서 딱따구리는 길게 연장할 수 있는 뾰족한 창 모양의 혀, 딱딱한 꼬리 깃털, 수직의 나무 몸통을 붙잡고 오를 수 있도록 특별하게 정렬된 발가락 등을 갖추고 있는 것이다.

이러한 요구되는 특별한 구조들을 모두 다 한 번에 모을 수 있는 자연적인 방법은 없다. 캘리포니아 대학 연구원들은 의도하지 않게, 모든 부품들이 동시에 같이 생겨나지 않는다면 전혀 기능할 수 없는(all-or-nothing) 설계에 대한 증거를 제공하고 있었던 것이다. 따라서 딱따구리는 창조주의 우월한 공학기술에 대한 증거가 되고 있는 것이다.


References 

1. Yoon, S.-H. and S. Park. 2011. A mechanical analysis of woodpecker drumming and its application to shock-absorbing systems. Bioinspiration & Biomimetics. 6 (1): 016003. 
2. Marks, P. Woodpecker's head inspires shock absorbers. New Scientist. Posted on newscientist.com February 4, 2011, accessed February 11, 2011.
3. Martin, J. 2002. The Evolution of a Creationist. Rockwall, TX: Biblical Discipleship Publishers, 265.

출처 : ICR News, 2011. 2. 23.
URL : http://www.icr.org/article/woodpecker-inspires-designers-knocks/
번역자 : 조경주

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2. 창조의 신비 38. 딱따구리 쪼는 속도 총알의 2배
3. 딱따구리의 비밀
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