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동물들은 물리학 및 공학 교수들을 가르치고 있다.
: 전기뱀장어, 사마귀새우, 박쥐의 경이로움.
(Animal Engineers Teach Physics Profs a Thing or Three)
CEH

    다음의 세 동물들은 결코 대학을 다닌 적이 없지만, 그들의 노하우를 모방하기 위해 공학 박사들이 애쓰고 있다.

전기 공학자 - 전기뱀장어(electric eels) : 이 전기공학 박사급 생물은 미세 조정된 충격파의 대가들이다. ”전기뱀장어에 의해 생성된 고전압의 방전(discharge)은 강력한 공격 무기이다.” Current Biology(2015. 11. 16) 지는 말한다. ”한 새로운 연구는 뱀장어는 저항하는 먹이를 쉽게 제압하기 위해서, 근육 마비를 유발하는 방법을 포함하여, 먹이에게 전달되는 전압을 증가시키기 위해 기본 물리학을 사용하고 있음을 보여준다.” 뱀장어는 이중타격을 가하기 위해, 자신의 몸을 구부린다. 그리고 전기뱀장어의 방전은 ”먹이의 운동신경을 멀리서도 활성화시켜, 결과적으로 전신 근육의 수축을 초래해 일시적으로 움직이지 못하도록” 미세하게 조절되어 있다. 이것은 ”자연계에서 물리학을 이용하는 동물 행동의 놀라운 사례”라고 저자들은 말했다. ”이 생물의 매혹적인 능력은 이전부터 알려져 왔지만, 그 무기가 먹이를 제압하는 데에 어떻게 작동되고 있는지에 대한 정확한 이해는 이제 시작되고 있다.”     
 
광학 및 암호 공학자 - 사마귀새우(mantis shrimp) : 당신은 전에 이 작은 공학자에 대해 들어본 적이 있을 것이다. 그들은 10,000 G의 망치 같은 강력한 타격을 가할 수 있는 것으로 유명하다.(6/13/2012). 그리고 원 운동을 하며 편광(polarized light)을 탐지할 수 있는 경이로운 눈을 가지고 있다.(3/31/2008) 이제 그 빛을 일종의 스테가노그래피(steganography) 형태, 또는 ”일반 시야에 숨겨진” 암호화된 의사소통을 위해 사용한다는 것이 밝혀졌다. 연구자들은 Current Biology(2015. 12. 7) 지에서 이렇게 말하고 있었다 :

눈에 띄는 몸체 패턴을 사용하여 의사소통을 하는 놀라운 생물들은 포식동물, 먹이, 경쟁 생물, 또는 기생충으로부터 탐지되지 않으면서, 어떤 종들에게는 보여지기를 원하는 두 측면 사이의 이율 배반성(trade-off)에 직면하고 있다. 어떤 경우에, 이러한 이율 배반성은 포식자로부터는 숨겨지며, 같은 종의 생물에게는 표시되는 신호의 진화를 이끌었다. 동물들은 빛의 성질을 사용하여 피하기를 원하는 생물에게는 보이지 않는 숨겨진 비밀 신호를 만들 수 있다. 이것은 일반 시야에서는 그들을 숨겨지도록 만든다. (예로, 용물고기(dragonfish)는 다른 생물에는 드문, 자신들의 적색 생물발광(red bioluminescence)을 볼 수 있다). 매우 소수의 척추동물들이 물체 인식 시각으로 편광을 사용하는 것처럼, 빛의 편광(polarization)은 비밀 통신 채널의 한 좋은 사례이다. 그러나 이들 패턴이 도청생물에 취약할 수도 있지만, 빛의 선형적 편광 요소에 대한 감수성은 그들의 내재되어 있는 편광 감수성 광수용체에 기인하여, 무척추동물 사이에 널리 퍼져있다.

구각목(Stomatopod)의 갑각류는 그들의 무기 경쟁에서 한 단계 더 나아간 것으로 밝혀졌다. 그들은 빛의 원편광(circular polarization)을 만드는 몸체 패턴과 함께, 그것에 대한 감수성을 진화시켰다. 그러나 현재까지 이 해양 갑각류 중 어떤 것이 동종 생물과 의사소통을 하기 위해서, 이것을 사용한다는 직접적인 증거는 갖고 있지 않다. 따라서 우리는 사마귀새우(mantis shrimp, Gonodactylaceus falcatus, 갯가재)의 원편광 시각을 조사했다. 그리고 (1)그 생물 종은 강한 원형의 편광된 몸체 패턴을 만들고, (2)빛의 원편광을 식별할 수 있었으며, (3)피난처를 찾을 때, 원편광 정보를 사용하여, 점유된 굴(burrows)은 피한다는 것을 입증하였다.

항공 공학자 – 박쥐(bats) : 비행기를 거꾸로 착륙시킬 수 있을까? 동굴 안으로 비행슈트(wingsuit, 윙슈트)를 입고 날아 들어가서, 천장에 거꾸로 착륙하여 매달리는 스턴트맨을 상상해보라. 박쥐는 이 놀라운 착륙을 정기적으로 하고 있다. Science Daily(2015. 11. 16) 지에 보고된 새로운 연구는, 다른 동물에는 찾아볼 수 없는 이러한 정교한 곡예비행을 박쥐들이 어떻게 수행하는지를 살펴보고 있었다. 첫째, 박쥐는 잘 구축되어 있어야만 했다. ”그러한 비행을 가능하게 하는 것은 박쥐의 근육질 날개에 여분의 질량”이다. 그러나 그것만으로는 충분하지 않다. 박쥐는 날개를 정확하게 조작할 필요가 있다. 연구자들은 고속 카메라를 사용해 촬영한 후, 박쥐들이 그들의 착륙에 관성(inertia)을 사용하고 있는 것을 발견했다. 박쥐는 착륙 시에 그들의 날개를 매우 약간 움츠리고, 몸체의 반을 회전시켜, 천장에 착륙하고 있었다. 이 작은 박쥐는 브라운 대학의 박사들에게 그들이 모르고 있었던, 비행에 관한 ‘반직관의 원리(counterintuitive principle)를 가르쳐주고 있었다. 이제 학생들은 박쥐들이 갖고 있는 비행기술을 모방하여 비행로봇에서 이 기술을 구현할 수 있기를 원하고 있었다.

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이것은 정말로 멋지다. 동물들은 물리학 박사나 공학 박사들이 몰랐던 기술들을 가르쳐주고 있었다. 당신은 동물들이 이러한 정밀하고 뛰어난 기술들을 어떻게 갖게 되었다고 생각하는가? 방향도 없고, 목적도 없는, 무작위적인 돌연변이들에 의해서 우연히?

 

출처 : CEH, 2015. 11. 19.
URL : http://crev.info/2015/11/animal-physicists/
번역자 : 미디어위원회

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