박광하의 생명과학 이야기
진딧물과 무당벌레와 개미의 삼각관계(3)
화학언어
동물들의 화학언어가 인간이 사용하는 음성언어에 비해 훨씬 경제적이라고 학자들은 말한다. 개미의 페르몬의 기본 화학구조는 화학용어로 methyl-4-pyrrole-2-carboxylate로 밝혀 졌는데 이 화학물질은 얼마나 민감한지 1mg만으로도 지구를 세 바퀴나 돌 만큼 긴 냄새길을 만들 수 있다고 한다. 냄새길 페르몬은 또 대단히 휘발성이 강한데 그 또한 경제적이다. 개미가 먹이를 다 거둬드리고 난 후에도 오랫동안 냄새길이 없어지지 않는다면 그 만큼 많은 일개미들이 아직도 먹이가 남아있는 줄 알고 헛걸음을 할 수 있기 때문에 먹이를 물고 돌아 오는 개미들만이 한 쪽에서 희미해지기 시작한 냄새 길 위에 페르몬을 더 뿌려 길의 모습을 유지한다. 그러다가 맨 나중에 먹이가 없어 빈입으로 돌아오는 개미는 더 이상 페르몬을 뿌리지 않음으로써 냄새길은 자연스레 사라져 버리는 것이다. 영국 학자들의 흥미있는 관찰기가 있다. 진딧물은 하루 시간 중 겨우 14%동안만 개미의 보호를 받지만 그들이 하루 동안 만들어내는 단물(honeydrew)의 84%가 이 시간동안에 생성된다. 다시 말해서 진딧물이 단물을 만드는 목적은 거의 전적으로 개미를 위해서라는 것이다. 개미 한마리가 진딧물 한마리로부터 짜내는 단물의 양은 실제로 얼마 되지 않는다. 그러나 군락 전체로 보면 워낙 많은 일개미들이 제각기 진디들을 사육하며 거둬들이는 덕택에 단물로부터 얻는 영양분은 떄로 군락전체 식량의 75%에 달하기도 한다는 것이다. 개미가 가히 낙농의 전문가라 해도 과언이 아니다. 한편 개미 또한 진딧물을 그저 단순히 보호만 하는 것이 아니다. 양치는 소녀가 양뗴를 풀이 많은 곳으로 몰고 다니 듯, 때로는 개미가 진딧물떼를 이잎 저잎 몰고 다니기도 한다고 한다. 식물로부터 보다 많은 즙을 빨아당길 수 있도록 목동이 소떼 몰고 다니듯 푸른 초원으로 인도 하는 것이다. 모든 진딧물이 개미와 공생관계를 맺는 것은 아니다. 개미의 보호를 받지 않는 진딧물의 종도 있다. 개미의 보호를 받지 않는 진딧물은 다리도 길고 단물을 배석하는 대롱도 긴 반면 개미와 공생하는 진딧물은 비교적 짧은 다리에 짧은 대롱을 갖고 있다. 개미의 신세를 지지 않는 진딧물집단은 치사하고 성가신 생각이 들어 구조를 바꿔 나갔을지 모른다.
무당벌레의 지독한 냄새
개미들은 진딧물의 애어른 할 것 없이 무차별 먹어 치우는 무당벌레를 천하에 몹쓸 약탈자로 취급 할 것이다. 관찰해보면 싸움질이 자주 일어 나지만 서로간에 살상[殺傷]피해는 발생하지 않는다. 양자간의 싸움에서 패자는 개미가 된다. 무당벌레가 다리관절에서 분비하는 노란 색깔의 보호액에 견뎌 낼 재간이 없기 때문이다. 농사를 해본 사람이면 대부분 맡아 봤을 무당벌레의 노란 액체의 냄새는 불쾌하기 이를데 없다. 멋모르고 무당벌레 맛을 본 새들은 다시는 건드릴 생각을 하지 않는다. 개미들은 무당벌레를 그들 목장의 젖소 쯤으로 생각하고 있을 진딧물을 애어른 할 것 없이 무차별 먹어 치우니 천하에 몹쓸 약탈자로 취급 할 것이다. 관찰 해보면 개미와 무당벌레는 싸움질을 자주 하지만 살상[殺傷]피해는 발생하지 않는다. 양자간의 싸움에서 패자는 개미가 된다. 무당벌레가 다리관절에서 분비하는 노란 색깔의 보호액에 견뎌 낼 재간이 없기 때문이다. 농사를 해본 사람이면 대부분 맡아 봤을 무당벌레의 노란 액체의 냄새는 불쾌하기 이를데 없다. 멋모르고 무당벌레 맛을 본 새들은 다시는 건드릴 생각을 하지 않는다. 개미는 무당벌레가 무서워서가 아니라 더러워서 피할 수 밖에 없게 돼 있다. 무당벌레도 방어용 화학무기 공장을 가지고 있는 것이다. 그러나 무당벌레가 가지고 있는 화학 무기는 방귀벌레의 화학탄에 비하면 조족지혈이다. 방귀벌레가 발포하는 화학탄은 워낙 강력해서 이 곤충의 이름을 폭탄먼지벌레로 바꿨다. 방귀벌레의 화학탄은 냄새로 끝나는 것이 아니고 화상[火傷]까지 입는 다는 사실이다.
방귀벌레-폭탄먼지벌레[Pheropsophus jessoensis]
폭탄먼지벌레[Pheropsophus jessoensis]복부에 2개의 방(chambers)이 있는데 한쪽은 과산화수소와 하이드로퀴논, 다른 한쪽은 효소[카탈라아제와 페록시다아제]가 들어있는데 위협을 감지하거나 당했을시에 이 물질들을 한곳에 혼합작용이 순식간에 일어 나며, 이 과정에서 p-벤조퀴논이라는 냄새와 독성물질이 분출 되는 것이다. 한번 쏘는 것으로 끝나는 것이 아니라 연사[連射]가 가능하며 최대 29-70번까지 무지 빠른 속도로 난사할 수 있다니 폭탄이라고 하지 않을 수 없는 것이다. 사거리는 대략 벌레크기의 40~60배(60cm 정도)고 착탄지점도 조준이 가능하며 대부분의 벌레가 이거 한번 맞으면 요단강을 건너간다., 쥐같이 작은 동물도 얼굴 같은곳 에 뿌려지면 치명적이다. 물론 사람이 맞아도 아프고 화상을 입을 수 있고 눈에 맞을 경우 매우 위험하다. 과학자들의 연구결과에 따르면 폭탄먼지벌레는 역류 방지 밸브와 같은 판막을 사용하여 화학 반응 공간으로 화학 물질을 주입할 뿐 아니라 특정한 압력에 달해야 열리는 일종의 밸브를 사용하여 화학 물질을 배출 한다고 한다. 폭탄먼지벌레의 이 분사 기술을 응용하여 자동차 엔진이나 소화기 그리고 흡입기와 같은 약물 투여용 의료 기기 제작에 활용하려고 하고 있다고 한다. 세상에 지나쳐 버릴 것이 하나도 없다. 폭탄먼지벌레의 방귀 테크닉이 문명의 이기로 둔갑 하는 것도 멀지 않은 것 같다. 악취하면 스컹크를 꼽게 되는데 스컹크가 내뿜는 가스는 황이 함유된 티올이라는 물질이고 눈물이 나게 하는 양파의 화학성분과 유사한 것으로 시력을 잃을 수 있다고 알려져 있다.
네델란드의 곤충사업
인간생활에 이[利]로운 것이라면 끝을 봐야 직성이 풀린다. 무당벌레가 신분 상승한것은 이미 오래 된 일이지만 박멸대상인 진딧물이 무당벌레의 사료로 사육될 때는 문제가 달라진다. 사육되는 짓딧물은 우대 받을 수 밖에 없다. 곤충 등 천적을 이용한 생태농업의 선진국으로 네델란드를 꼽는다. 네덜란드 슈퍼마켓에서 파는 채소의 포장에는 특이한 표시가 있다고 한다. 해충을 잡는데 사용한 곤충과 농약의 사용비율이다. 농약을 10% 섞은 파프리카(1.2㎏) 가격은 1.27유로(약 1970원), 100% 천적곤충 제품은 1.69유로(약 2620원)다. 곤충을 사용한 제품이 600원 이상 비싸지만 인기라고 한다. 슈퍼마켓에서 농약만 사용한 농산품은 찾을 수 없다고 한다.이런 현상이 한국과 호주에서도 벌어질 것이다. 곤충사육이 돈이 되는 것을 알았으니 덤벼 들지 않을 수 없게 되었다. 천적으로 이용하기 위해서 무당벌레 같은 곤충을 사육하는 세계적인 회사가 네델란드에 있으며 한국에서도 이 회사의 지사가 성업중이다. 친환경 농작물에 대한 관심이 높아지면서 곤충산업에는 전 세계에서 1만개가 넘는 업체가 경쟁하고 있는 것으로 알려진다. 이 가운데 천적곤충 분야가 유망한 이유는 잠재력이 무궁무진하기 때문이다. 전 세계적으로 곤충은 130만종에 이르지만 상업화된 것은 극히 일부에 지나지 않는다. 미국이나 일본에서 곤충을 지상 최대 미개발자원으로 꼽는 것도 이 때문이다. 심지어 세계 1위 코퍼트가 제품화한 천적곤충 수도 35종에 불과할 정도다. 따라서 누가 해충을 제거하는 천적을 더 빨리 발견해 이를 대량 생산할 수 있느냐에 성공 여부가 달려 있다.
곤충사업의 경제성
한국의 곤충 시장은 2011년 1680억원에서 2015년 2980억원으로 4년 만에 2배 가깝게 성장했다고 한다. 곤충 산업의 고성장성은 곤충의 쓰임새가 식용, 농약 대체품, 화분(花粉) 매개체, 신약 원료 등으로 빠르게 확장되고 있는 데 따른 것이다. 네덜란드 곤충산업을 이끄는 대표기업은 코퍼트 [Koppert]사다. 세계 천적곤충 시장 중 50%를 차지하는 1위 업체로 전체 매출액 중 80%가 수출이다. 최근 호황이다보니 현재 한국 등에 18곳에 해외 지사를 거느리고 있다. 곤충산업은 천적곤충을 비롯해 약제나 전시, 애완용 등을 포함한 전체 곤충시장의 규모는 전세계적으로 1조원 가량으로 추산하고 있다. 한국의 곤충시장규모에 관한 농식품부의 발표를 보면[2015년추정치 기준], 무당벌레을 비롯한 천적곤충분야가 300억원, 학습애완용 540억원, 나비 등 지역축제 560억원, 식용 사료 의약용 700억원, 화분매개용 880억원으로 추산하고 있다. 한국에서 개발된 천적 곤충이 2008년 까지 24종에 불과 하였지만 2013년에 40종으로 증가 되었으며 계속 확대 되고 있는 추세다. 곤충을 하찮은 벌레로 취급할 수 없게 되었다. 한국의 한 곤충전문학자는 “미국의 골드러시 시절 금광을 먼저 발견한 사람이 임자였던 것처럼 곤충산업도 해충에 효과적인 천적곤충을 빨리 찾아내면 대박중에 대박이 될 것이다. “라고 말한다. 곤충이 황금알을 낳을 수 있다는 것을 알 만한 사람을 알게 되었다.
박광하(전 여주대신고 교감, 전 수원계명고 교장)
필자 박광하 선생은 고려대학교 생물학과를 마친 후에 평생을 생물과학 강의와 교육에 헌신하여 왔다. 20여년전 호주로 이주하여 시드니에 거주하며 집필 활동을 하고 있다.