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생물에서 발견되는 초고도 복잡성의 기원은?
: 나방, 초파리, 완보동물, 조류와 포유류의 경이로움
(Clever Critters)
CEH

    작은 생물들이 응용수학, 물리학, 유전학에 대한 지식을 필요로 하는 경이로운 일들을 수행하고 있었다.

나방 : 곤충은 어둠 속에서 어떻게 볼 수 있을까? 몇몇 나방(moths)들과 벌(bees)들은 단지 약간의 광자(photons)만으로도 물체를 보는 것이 가능한 것처럼 보였다. 곤충은 신체적으로 불가능한 일을 해내고 있는 것 같다고, 룬드(Lund) 대학의 동물학 교수인 에릭 워런트(Erik Warrant)는 The Conversation(2017. 3. 13) 지에서 말했다. 그는 밝은 색 때문에 곤충 세계의 벌새(hummingbirds)라고 불리는 박각시나방(hawkmoths)를 연구해왔다. 나방들은 더 많은 빛을 모으기 위해서, 카메라의 셔터를 오랫동안 열어두는 것과 같은, 광자 가중(summation)을 수행할 수 있었다. 이 방법은 예민함은 떨어지지만, 동료를 찾거나 포식자를 피하는 데에는 충분하다고 워런트는 말했다. ”사실, 이러한 신경 메커니즘 덕분에, 박각시나방은 그렇지 않은 것보다 약 100 배는 더 희미한 빛도 볼 수 있다.”

*참조 : 나방들은 암흑 속에서도 바람을 거슬러 항해한다.
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=4274
경탄스런 나방 날개의 디자인
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=4338
귀의 경이로운 복잡성이 계속 밝혀지고 있다.
그리고 박쥐에 대항하여 방해 초음파를 방출하는 나방들.
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6178
공룡 나방 : 진화론의 수수께끼. 또 하나의 ‘살아있는 화석’이 호주에서 발견됐다.
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6129

초파리 : 이 작은 쌍시류 곤충은 그들의 곡예비행에서 ”영상 흐름(optic flow, 광학 흐름)”이라 불리는 속성을 사용한다. Current Biology(2017. 3. 20) 지에 따르면, 빠른 비행은 광자 잡음(photon noise)을 발생시키고, 암흑처럼 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 낮춘다. 이것을 해결하기 위해서, 초파리(fruit flies)는 제미 테오발드(Jamie Theobald)가 기술했던, ”선택적 가중(facultative summation)”이라는 기술을 사용하고 있었다 :

광수용체(photoreceptors)는 빠른 움직임에 대처하기 위해서, 일시적으로 빠른 동력학을 필요로 한다. 더불어 이상적인 필터링은 공간적으로 일어나야 한다. 초파리가 배경 영상흐름에 의한 필터링을 구현하는지를 확인하기 위해서, 우리는 주파수-의존 방향전환(frequency-dependent steering)을 테스트한 결과, 흐름이 일시적으로 높은 공간 주파수 반응을 제거한다는 사실을 발견했다. 이 효과는 전방에서 측방 시각 영역으로 증가하였고, 흐름 방향과 평행하게 작용하였으며, 일시적이지 않은, 고도의 공간적 반응을 필터링하고 있었다. ‘선택적 가중’은 빠른 비행 동안에 감도를 향상시킴으로써 시각 정보를 최대화하고 있을 수 있었다. 하지만 초파리가 정지되어 있을 때는 시력의 정밀성은 떨어질 수 있다.

*참조 : 초파리 : 진화의 증거에서 지적설계의 증거로
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=4873
초파리의 진화는 600 세대 후에도 없었다.
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5000
초파리는 내부 나침반을 가지고 있었다. 그리고 언제나 반복되는 수렴진화 이야기!
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6165
초파리 전사체의 초고도 복잡성
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5883

완보동물(Tardigrades, 물곰)은 건조 상태에서도 오랜 기간 생존할 수 있다. Live Science(2017. 3. 17) 지는 완보동물이 건조 상태에서 살아남기 위해서, 독특한 '본래 무질서한 단백질(intrinsically disordered proteins)' 또는 TDPs의 특별한 공급을 어떻게 유지하는지 설명하고 있었다. ”TDPs(tardigrade-specific intrinsically disordered proteins)는 트레할로오스(trehalose, 이당류 중의 하나)가 유리(glass)와 같은 구조를 형성함으로써, 탈수 상태에 있는 세포를 보호하여, 다른 동물을 보호하는 것과 동일한 방식으로 완보동물을 보호한다.”

*참조 : 경이로운 생물, 물곰(완보동물)
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5232
*관련기사 : 극강 동물 ‘물곰’ 유전자 분석 (2017. 3. 22. Science Times)
http://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EA%B7%B9%EA%B0%95-%EB%8F%99%EB%AC%BC-%EB%AC%BC%EA%B3%B0-%EC%9C%A0%EC%A0%84%EC%9E%90-%EB%B6%84%EC%84%9D
냉동된 지 30년 만에 부활해 새끼도 낳은 물곰의 비밀 (2016. 1. 24. 나우뉴스)
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20160124601013
Tardigrades Use Intrinsically Disordered Proteins to Survive Desiccation. Mol Cell. 2017 Mar 16;65(6):975-984.e5. doi: 10.1016/j.molcel.2017.02.018.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28306513

조류와 포유류들은 더 많은 털과 깃털을 성장시키고, 재생산하고, 다른 중요한 생체 기능들을 수행해야 할 시기를 파악해야할 필요가 있다. PhysOrg(2017. 3. 6) 지는 브리스톨 대학(University of Bristol)의 과학자들이 양(sheep)에서, 일광의 길이에 의존하는 다른 효소들과 유전자들의 스위치를 켜는, 호르몬 멜라토닌(melatonin)의 분비와 밤에 만들어지는 것을 어떻게 모니터링 했는지를 보도하고 있었다. 이것은 뇌하수체 근처의 혈관에 영향을 미치고 있었으며, 번식력과 같은 기능을 조절하는 뇌하수체의 다른 부분에 신호를 보내고 있었다.

*참조 : 호르몬 연구는 무심코 성경적 종류를 확증해주고 있다.
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=4570
동물들은 생각했던 것보다 훨씬 현명할 수 있다.
: 벌, 박쥐, 닭, 점균류에서 발견된 놀라운 지능과 행동
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6526
동물에서 발견되는 경이로운 능력들이 모두 우연히?
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5976
동물들의 새로 발견된 놀라운 특성들.
: 개구리, 거미, 가마우지, 게, 호랑나비, 박쥐의 경이로움
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5959
경이로운 생물들과 새로운 특성의 발견
: 관해파리, 심해물고기, 뻐꾸기, 까마귀, 염소, 곰...
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5888
동물과 식물의 경이로운 기술들
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5759
생물에서 발견되는 경이로운 기술들
: 나비 날개의 광흡수, 소금쟁이의 부양성, 생물학적 배터리
http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5438

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누가 이 작은 동물들에게 이러한 기술을 가르쳐주었는가? 이러한 기술을 수행하기 위해서는 양자역학(quantum mechanics)과 미적분학(calculus)을 알고 있어야 한다. 곤충들은 첨단 광학(advanced optics), 정보기술(information technology), 생체역학(biomechanics)을 사용하고 있었다. 이러한 것들이 모두 무작위적인 돌연변이로 우연히 생겨날 수 있었을까? 작은 곤충들은 무슨 일이 일어나는지를 감지할 수 있는 경이로운 감각기관들을 가지고 있었다. ”이들이 수행하고 있는 기술은 아무에게도 배울 수 없는 놀라운 것들이다.”

 

출처 : CEH, 2017. 3. 21.
URL : http://crev.info/2017/03/clever-critters/
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

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41. 정전기를 띠는 거미줄은 과학자들의 주목을 받고 있다. (Magnetic Spider Webs Attract Scientists' Attention)
42. 여우는 자기장을 감지할 수 있는가? (Do Foxes Have Magnetic Senses?)
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44. 나비의 날개 : 방수 옷에 영감을 불어넣다. (Butterfly Wings: Inspiration for Waterproof Clothing?)
45. 벌새의 물질 대사는 진화론적 공학기술의 경이? (Hummingbird Metabolism a “Marvel of Evolutionary Engineering”)
46. 해파리 : 바다에서 가장 효율적인 수영선수! (The Ocean’s Most Efficient Swimmer Is… A Jellyfish)
47. 동물과 식물의 경이로운 기술들 : 거미, 물고기, 바다오리, 박쥐, 날쥐, 다년생 식물 (Animal and Plant Tricks)
48. 몰포 나비의 날개는 다윈의 자연선택에 도전한다. (Brilliant Butterfly Feature Challenges Darwinian Selection)
49. 나비 날개에 나타나는 창조주의 광학설계
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52. 곤충 로봇 : 잠자리를 모방한 초소형 비행체 (Bug Bots : God Invented It First)
53. 매미를 위대한 수학자로 만든 것은? (Cicadas Make Great Mathematicians)
54. 먹장어, 도마뱀, 잠자리의 생체모방공학 (Of Hagfish, Geckos and Dragonflies)
55. 소리로 의사소통을 하는 개미는 창조를 증거한다. ('Talking' Ants Are Evidence for Creation)
56. 큰부리새, 굴, 거미를 이용한 생체모방공학 (What Do a Toucan, an Oyster and a Spider Have in Common? Bio-Engineers’ Drool)
57. 두더지는 스테레오로 냄새를 맡을 수 있다. (Moles Can Smell in Stereo)
58. 계속되는 생체모방공학의 성공 : 반딧불이, 나무, 피부, DNA, 달팽이처럼 만들라. (Make Like a Firefly)
59. 새들의 합창 (Carol of the Birds)
60. 어떻게 몇몇 곤충들은 독이 있는 식물을 먹을 수 있을까? (How Some Insects Can Eat Poisonous Plants)
61. 물총고기는 물리학을 이용해 곤충을 사냥한다. (Archer Fish Amplifies Muscle with Physics)
62. 과학자들은 개미의 인터넷을 발견하였다. (Scientists Discover the 'Anternet')
63. 해파리를 만드는데 필요한 것은? (What Does It Take to Make a Jellyfish?)
64. 연어에서 발견된 정교한 나침반 세포 (Salmon Use Sophisticated Compass Cells)
65. 차세대 리더는 식물과 동물이다! (Follow the Leader: Plants and Animals)
66. 조류 뇌와 양자역학 (Bird Brains and Quantum Mechanics)
67. 비둘기와 제왕나비는 위성항법장치를 가지고 있다. (Animals Have Biological GPS)
68. 주걱철갑상어는 플랑크톤만 먹도록 설계되었다. (Paddlefish Are Tuned to Eat Only Plankton)
69. 생체모방공학을 통한 강렬한 희망 1 : 계속 발견되고 있는 생물들의 경이로운 능력들 (Living Surprises, Living Hopes)
70. 코끼리의 여섯 번째 발가락 (The Elephant’s Sixth Toe)
71. 문어의 차가운 물에 대한 놀라운 적응력. (Octopus Cold Adaptation Surprises Scientists)
72. 거미줄이 강한 이유가 밝혀졌다. (Scientists Decode Key to Spider Web Strength)
73. 상어 비늘과 골프공은 설계를 가리킨다. (Speedy sharks and golf balls)
74. 추위를 견디는 개의 놀라운 발바닥 구조 (Why Dogs Don't Need Snow Boots)
75. 새우 껍질은 새로운 생분해성 재료에 영감을 주고 있다. :생체모방공학의 또 하나의 사례 (Shrimp Shells Inspire New Biodegradable Material)
76. 사람은 비둘기에서 진화했다? : 비둘기는 숫자를 인식하는 놀라운 지능을 가지고 있었다. (Humans Evolved from Pigeons)
77. 도마뱀붙이의 발바닥 오염을 제거하는 슈퍼소수성 인지질. (Scientists Discover New Clue to Geckos' Climbing Ability)
78. 돌고래의 전기장 감지 능력 : 진화론에 의해서 이러한 발견은 지연되고 있었다. (Evolution Delays Discovery of Dolphin Sensory Ability)
79. 말벌은 태양전지로 움직이고 있었다. (Solar-Powered Hornets)
80. 차가운 물속에서 온혈을 유지하는 상어 (Hot-blooded Sharks)
81. 설계자를 가리키는 딱따구리는 진화론을 쪼고 있다. (Woodpecker Inspires Designers, Knocks Evolution)
82. 곤충 날개의 무지개 색깔이 우연히? (Insect Wings Are Rainbows of Color)
83. 하루 이상 잠수할 수 있는 거미와 태양전지가 있어 햇빛을 에너지로 사용하고 있는 말벌. (Animal Kingdom Already Had Underwater Divers and Solar-Powered Flyers)
84. 개미는 하노이의 탑 퍼즐을 해결할 수 있었다. (Towers of Hanoi No Match for Puzzle-Solving Ants)
85. 놀라운 동물들 : 거북이, 검치호랑이, 베헤못 (Amazing Animals)
86. 놀라운 포유류의 세계 : 북극곰, 개, 여우 (Amazing Mammals)
87. 꿀벌은 컴퓨터보다 더 빨리 수학적 문제를 해결한다. (Bees Solve Math Problems Faster Than Computers)
88. 영리한 까마귀에 대한 이솝 우화는 사실이었다. (Crow Fulfills Aesop Story)
89. 까마귀는 도구를 얻기 위해 도구를 사용한다. : 도구를 사용하는 동물들의 지능은 어디서 왔는가? (Crows Use Tools on Tools)
90. 시베리아 어치 새는 복잡한 의사소통을 할 수 있다. (Jay Talking)
91. 앵무새의 박자를 맞추는 능력은 어떻게 진화되었는가? (Some Birds Were Created to Boogie)
92. 앵무새가 진화를 부정한다 : 백악기 지층에서 앵무새가? (Parrot Denies Evolution)
93. 무척추동물인 문어도 도구를 사용한다. (Octopus Snatches Coconut and Runs)
94. 철새의 논스톱 비행 신기록(11,679km)이 수립되었다! (Bird Sets Record with 7,257-Mile Nonstop Flight)
95. 철새들의 장거리 비행에 있어서 새로운 세계기록 : 흑꼬리도요는 11,500km를 논스톱으로 날아갔다. (New World Record for Winged Migration)
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97. 경도를 측정하며 항해하는 새들 (Migrating Birds Measure Longitude)
98. 북극제비갈매기의 경이로운 항해 : 매년 7만km씩, 평생 달까지 3번 왕복하는 거리를 여행하고 있었다. (Arctic Tern Maintains World Record Title)
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