1982년 6월 12일, 꿀벌의 집단 행동을 연구한 오스트리아의 동물학자 카를 폰 프리슈 (Karl von Frisch, 1886 ~ 1982) 별세
카를 폰 프리슈 (Karl von Frisch, 1886년 11월 20일 ~ 1982년 6월 12일)는 꿀벌의 집단 행동을 주로 연구한 오스트리아의 동물학자이다.
1973년 노벨 생리학 · 의학상을 수상하였다.
– 카를 폰 프리슈 (Karl von Frisch)
.출생: 1886년 11월 20일, 오스트리아 빈
.사망: 1982년 6월 12일, 독일 뮌헨
.성별: 남성
.국적: 오스트리아
.학력: 뮌헨 대학교, 빈 대학교, Schottengymnasium
.수상: 노벨 생리학·의학상, Balzan Prize for Biological sciences
.부모: 안톤 폰 프리슈, 마리 엑스너
.직업: 학자 (생물학)
.상훈: 노벨 생리의학상 (동물 비교 행동학, 1973년)
왕립학회 회원 칼 리터 폰 프리슈 (Karl Ritter von Frisch, 1886.11.20~1982.6.12)는 오스트리아의 동물행동학자로서 1973년 니콜라스 틴버겐 (Nikolaas Tinbergen) 및 콘라트 로렌쯔 (Konrad Lorenz)와 공동으로 노벨 생리의학상을 수상하였다.
그는 꿀벌의 감각지각을 집중적으로 연구하였으며 8자춤 (waggle dance)의 의미를 해석한 최초의 인물 중의 하나였다.
1927년 그의 저서 ‘춤추는 벌’ (Aus dem Leben der Bienen)에 기술되어 있는 그의 이론은 당시 다른 과학자에게 논박되었으며 회의적으로 받아들여졌다.
훨씬 후에서야 그의 이론은 이론적으로 정확히 분석된 것으로 밝혀졌다.
○ 생애 및 활동
- 초년기
칼 폰 프리슈는 외과의사이자 비뇨기과전문의 안톤 폰 프리슈 (Anton von Frisch, 1849 ~ 1917)와 마리 엑스너 (Marie Exner)의 아들이었다.
칼은 4명의 아들 중 막내였으며 이들은 모두 대학교수가 되었다.
칼은 빈에서는 한스 레오 프르지람 (Hans Leo Przibram) 밑에서, 뮌헨에서는 리하르트 폰 헤르트비히 (Richard von Hertwig) 밑에서 연구하였는데 처음에는 의학을 연구하다가 이후 자연과학으로 전향하였다.
1910년 그는 뮌헨대학교에서 박사학위를 취득하고 동년 동물학과 조교수로 직장생활를 시작하였다.
한편 칼 폰 프리슈는 마가렛 (Margarete, née Mohr)와 결혼하였으며 그녀는 1964년 사망하였다.
그의 아들 오토 폰 프리슈 (Otto von Frisch)는 1977 ~ 1995년 브룬스빅 자연사박물관장을 역임하였다.
- 교수활동
1912년, 프리슈는 뮌헨대학교에서 동물학 및 비교해부학 강사가 되었으며 1919년 교수로 승진하였다. 꿀벌에 대한 그의 연구는 제자 잉게보르크 벨링 (Ingeborg Beling)에 의해 계속되었다.
1921년 그는 로스톡 대학교로 가 동물학 교수 및 연구소의 장이 되었다. 1923년 그는 브레슬라우 대학교 (Breslau University)의 교수직을 수락하고 1925년 뮌헨 대학교로 복귀하여 거기에서 동물학 연구소의 장이 되었다.
1933년 나찌 정부는 공무원법을 통과시켜 모든 공무원으로 하여금 아리안족의 후손이라는 증거를 제출하도록 하였다. 프리슈는 그의 조부모 중 한 명이 아리안족의 후손이라는 점을 설명할 수 없었으며 이에 따라 1/8 유대인 후손이라는 혼혈인으로 분류되었으나 공식적으로는 직업을 유지할 수 있도록 허락을 받았다.
그러나 여러 학생 및 강사집단은 그가 대학교에서 해고되도록 작업하였으며 열성 나찌당원을 더 선호하였다. 프리슈도 많은 여성을 포함하여 유대인 조수를 채용하거나 “유대인의 과학”을 했다는 이유로 부정적인 관심을 끌었다.
결국 프리슈는 퇴임하지 않을 수 없게 되었으나 꿀벌의 노세마병 (nosema) 감염을 퇴치하기 위한 그의 연구가 진전됨에 따라 이 결정은 번복되었으며 퇴직은 전후 (戰後)로 연기되었다.
프리슈는 게슈타포가 억류하기 위해 선발했던 폴란드의 과학자들을 돕기 위해 적극적으로 노력하였다.
동물학 연구소는 제2차 세계대전 와중에 파괴되었으며 1946년 프리슈는 그라쯔 대학교로 가서 일하였고 1950년까지 거기에 머물렀다.
1950년 프리슈는 뮌헨의 연구소가 다시 문을 연 후 거기로 돌아왔다.
그는 1958년 퇴임하였으나 이후에도 연구를 계속하였다.
○ 연구
프리슈는 유럽 꿀벌의 한 아종 카니올란 꿀벌 (Apis mellifera carnica)을 이용하여 동물의 항법 등 동물 행동의 여러 측면을 연구하였다.
- 벌의 지각
프리슈는 꿀벌이 다양한 현화식물을 냄새로 구별할 수 있으며 각 벌은 “꽃 항상적 (flower constant)” 임을 발견하였다. 놀랍게도 “달콤한” 맛에 대한 벌들의 민감성은 인간보다 약간 강할 뿐이다.
그는 냄새에 대한 꿀벌의 공간 감각은 꿀벌의 후각이 촉각과 강하게 결합된 때문일 거라고 생각하였다.
프리슈는 (1914년에) 꿀벌이 색시각이 있음을 최초로 증명하였으며, 그는 이것을 고전적인 조건화를 이용하여 입증하였다. 그는 색깔이 있는 카드 위에 놓아둔 한 접시의 설탕물을 꿀벌이 먹도록 훈련시켰다.
이후 그는 이 색깔이 있는 카드를 회색을 띠는 여러 카드로 된 카드 한 벌의 중간에 놓아두었다. 이 꿀벌이 만약 색깔이 있는 카드를 회색의 음영으로 본다면 이들은 푸른색 카드와 회색을 띠는 최소한 1장의 카드와 혼동할 것이다 ; 먹이를 먹기 위해 도착하는 꿀벌은 늘어놓은 카드 중 1개 이상을 찾아갈 것이다. 반면 꿀벌이 색시각을 가지고 있다면 푸른색 카드가 다른 카드와 시각적으로 구별될 것이므로 푸른색 카드만 찾아갈 것이다. 꿀벌의 색지각은 인간의 색지각에 필적할 만한 수준이지만 스펙트럼의 붉은색으로부터 보라색 부분을 향해 변화한다. 그런 이유로 꿀벌은 붉은색과 검정색 (무채색)은 구별하지 못하지만 흰색, 노랑색, 푸른색 및 보라색은 구별할 수 있다.
자외선을 반사하는 색소는 구별할 수 있는 색의 스펙트럼을 확장시킬 수 있다. 예컨대 인간에게는 동일한 노랑색으로 보이는 몇 가지 꽃은 꿀벌에게는 다른 색 (다색 패턴)으로 보일 것인데, 이는 자외선 비율이 서로 다르기 때문이다.
꿀벌의 정위 (定位)에 관한 프리슈의 연구는 의의가 있었다. 그는 꿀벌이 3가지 다른 방법 – 태양, 맑은 하늘의 편광 패턴, 지구 자기장 – 을 이용하여 원하는 나침반 방향을 인식할 수 있으며 태양을 주된 나침반으로 사용하고, 구름이 낀 날이나 어두운 벌집 안에서 일어나는 상황에 대해서는 대안을 준비해 두고 있다는 사실을 발견하였다.
맑은 하늘에서 산란된 빛은 부분적으로 편광된 빛의 특징적인 패턴을 형성하는데 이 빛은 태양의 위치에 의존하며 인간의 눈에는 보이지 않는다.
꿀벌은 복안 (複眼)의 각 수정체 단위에 있는 자외선 수용체와 이 각 수정체 단위 안에 서로 다른 방향을 향하고 있는 자외선 필터를 이용하여 이 편광 패턴을 찾아낼 수 있다.
꿀벌은 작은 푸른 하늘 부분만으로도 주간에 일어나는 빛의 패턴변화를 충분히 인식할 수 있다. 이는 방향 정보 뿐만 아니라 시간 정보도 제공한다.
프리슈는 꿀벌이 낮 태양의 위치 변화를 이용하여 정위한다는 사실을 증명하였다. 꿀벌은 이러한 능력을 이용하여 어두운 벌집 깊은 곳에서 낮의 진행에 관한 정보를 얻는데, 이 능력은 태양의 위치를 통해 얻은 정보와 견줄만 하다. 이로 인해 꿀벌은 8자 춤을 추면서 항상 최신의 방향정보를 전달할 수 있게 되며 오랫 동안 여러 단계의 춤을 추는 동안 태양과 비교할 필요가 없다. 이는 꿀벌에게 다른 대안적인 방향정보 뿐만 아니라 부가적으로 시간정보도 제공해 준다.
꿀벌에게는 3가지 상이한 동기화 (同期化) 메커니즘 또는 시간기록 메커니즘을 가지고 있는 체내시계가 있다. 한 꿀벌이 아침에 밖에 나갔다가 발견한 먹이터의 방향을 알고 있으면 이 꿀벌은 태양의 위치를 토대로 오후에도 이 먹이터 뿐만 아니라 그 곳에서 먹이를 먹을 수 있는 정확한 시간도 알아낼 수 있다.
프리슈에 따르면 짓고 있는 벌집 (예컨대 한무리 벌떼의 새 집)의 평면 배열은 자기장에 근거하여 벌떼의 근거지가 있는 벌집의 배열과 동일하다. 실험적으로 둥글게 변형된 벌집도 만들 수 있다.
프리슈에 따르면 꿀벌은 목에 있는 고리 모양의 감각세포와 진자로 이용되는 머리의 도움으로 어떤 것이 수직인 지를 확인할 수 있기 때문에 벌집의 배열을 수직으로 만들 수 있다.
- 언어로서의 춤
먹이가 있는 장소에 대한 지식은 꿀벌 사이에서 전달된다. 특수한 춤을 통해 의사소통을 하는데, 이 춤은 2가지 형태가 있다.
.원무
“원무 (圓舞, round dance)”는 방향은 알 수 없지만 벌통 인근 50~100m 사이에 먹이터가 있다는 정보를 제공한다.
원무는 벌들끼리 밀접하게 접촉함으로써 먹이의 종류에 대한 정보 (꽃냄새)를 제공하기도 한다.
먹이를 찾아 돌아다니는 이 벌은…일종의 “원무”를 추기 시작한다.
이 벌이 앉아 있는 벌집 부위에서 벌은 폭이 좁은 원을 그리며 빙빙 돌면서 항상 방향을 바꾸며 이번에는 오른쪽으로, 이번에는 왼쪽으로 돌고 시계방향, 반시계방향으로 춤을 추며 빠르게 이어지는데, 각 방향으로 1개의 원 및 2개의 원 사이에서 곡선을 그리며 나아간다.
벌은 벌통의 가장 두꺼운 허리받이 (bustle) 사이에서 이 춤을 춘다.
이 춤이 매우 특별하게 눈에 띄면서 매력적인 이유는 춤추는 벌이 주변의 벌들에게 영향을 미치는 방법 때문이다 ; 춤벌 옆에 앉아 있는 벌은 춤벌의 뒤를 따라 가면서 이동하기 시작하며 항상 자신의 쭉 뻗은 더듬이를 춤벌 복부의 끝부분과 밀접히 접촉시키려고 한다. … 이들은 춤벌의 능수능란한 움직임에 참여하며 그 결과 춤벌은 미친듯이 빙빙 돌면서 자신의 뒤에 영구적인 혜성 꼬리를 달고 있는 것처럼 보인다.
.8자춤
“8자춤”은 비교적 멀리 떨어져 있는 먹이원에 대한 정보를 전달하는 데 사용된다.
이러한 정보를 전달하기 위해 춤벌은 벌통 안에 수직으로 매달려 있는 벌집 위에서 일정한 거리를 앞으로 이동하며 이후 반원 (半圓)을 그리며 되돌아가 처음 시작한 지점으로 되돌아 오며 여기에서 춤은 다시 시작된다.
이 벌은 직선구간에서 엉덩이를 흔들며 나아간다. 직선구간의 방향은 먹이원의 방향과 직선구간 ~ 수직선이 이루는 각에 관한 정보를 포함하고 있는데, 이 각은 정확히 비행방향이 태양의 위치와 이루고 있는 각이다.
먹이원까지의 거리는 직선구간을 가로지르는 데 소요되는 시간으로 전달되는데, 1초는 약 1km를 의미한다 (따라서 춤을 추는 속도는 실제 거리와 반비례한다).
다른 벌들은 춤벌과 계속 밀접히 접촉하고 춤벌의 움직임을 재구성함으로써 이러한 정보를 받아들인다.
이들은 후각을 통해 먹이원에서 발견하게 될 것 (먹이의 종류, 꽃가루, 프로폴리스, 물) 뿐만 아니라 그 특징에 대한 정보도 얻는다.
이러한 방향설정은 기능이 매우 우수하여 벌들은 중간에 끼어 있는 산과 같이 우회하여야 하는 장애물이 있는 경우조차도 8자춤의 도움을 받아 먹이원을 찾아낼 수 있다.
프리슈는 청각 능력은 확인할 수 없었지만 진동은 감지할 수 있고 8자춤을 추고 있는 동안 의사소통에 사용할 수 있다고 생각하였다.
이후 뷔르쯔부르크 대학교 바이오센터의 꿀벌 연구자인 쥐르겐 타우츠 박사 (Dr. Jürgen Tautz)는 이 사실을 확인하였다.
.방언
위에 기술한 언어 연구결과는 주로 카르니카 (Carnica) 변종 꿀벌을 이용한 프리슈의 연구에 기초하고 있었다.
다른 변종을 가지고 연구한 결과 언어 요소는 변종 특이적이며 그 결과 거리정보 및 방향정보가 전달되는 방식은 매우 다양하다는 사실이 발견되었다.
- 기타 연구
프리슈의 꿀벌 연구로는 벌집의 매우 복잡한 사회적 계급을 유지하는 여왕벌과 암펄이 방출하는 페로몬에 관한 연구가 있다.
벌집 밖에 있는 수펄은 이 페로몬으로 인해 여왕벌에 이끌려 교미를 하게 된다. 이 수펄들은 벌집 안에서는 냄새에 영향을 받지 않는다.
.우생학
프리슈는 유전성 질환 (예컨대, 귀머거리, 장님, 혈우병, 지체부자유)을 가지고 있는 사람들이 불임을 통해 생식을 하지 못하도록 한다는 점에서는 우생학의 이용을 지지하였다.
그러나 그는 “그러한 조치는 틀림없이 개인의 자유를 크게 제한할 것이며 우생학의 적용을 담당하는 사람에게는 가장 높은 윤리적 성실함이 요구된다”고 경고하였다.
그는 이것이 가족계획에 관한 자발적 계획과 교육을 통해 도입될 수 있을 것이라고 희망하였다.
○ 상훈 (賞勳)
리벤상(1921)
푸르르메리트 훈장(1952)
미국예술과학아카데미 외국인 명예회원(1952)
왕립학회 외국인 회원으로 선출됨(1954)
비엔나 명예반지(1956)
과학 대중화에 기여한 공로로 칼링가 상(1958)
바바리안 공로 훈장(1959)
네덜란드 예술 및 과학 아카데미 외국인 회원(1959)
오스트리아 과학 및 예술 메달(1960)
발잔생물학상(1962) “수많은 꿀벌 실험에 전 생애를 바쳐 의사소통을 위한 진정한 동작언어를 발견하고 곤충의 행동에 관하여 새로운 통찰력을 개척한 공로”로 수상
노벨생리의학상(1973).
비교행동생리학에서의 업적과 곤충의 의사소통에 대한 선구적인 연구로 콘라트 로렌쯔, 니콜라스 틴버겐과 공동 수상 대십자훈장(1974).
독일 연방공화국의 스타 및 샤쉬와 공동 수상
바바리안 막시밀리안 과학 및 예술훈장(1981)
독일 동물학회의 칼 리터 폰 프리슈 메달 (Karl Ritter von Frisch Medal)은 프리슈를 기리는 의미로 몇 개의 상이한 생물학 분야의 통찰력의 통합을 상징하는 비범한 동물학적 업적으로 유명한 연구를 한 과학자에게 2년마다 수여되고 있다. 이 상은 독일 동물학에서 가장 중요한 과학상으로, 상금은 10,000유로이다.
독일 과학 아카데미 레오폴디나-국립과학 아카데미 회원
수많은 대학으로부터 받은 명예박사, 수많은 학회 및 과학협회의 명예회원
○ 저작
- 독일어
벌의 색지각 및 형태감각, 동물학 연보 (생리학) 35, 1~188(1914~15)
꿀벌의 후각 및 꽃생물학의 의미에 관하여 : 동물학 연보 (생리학) 37, 1~238(1919)
벌의 언어에 관하여. 동물심리의 이해. 동물학 연보 (생리학) 40, 1~186(1923)
꿀벌의 삶. Springer Verlag Berlin (1927)
연준모치의 청각 부위에 대한 연구. 비교생리학지 17, 686~801(1932)
꿀벌의 미각, 비교생리학지 17, 686-801(1932)
당신과 삶 – 모든 이를 위한 현대 생물학(1936)
물고기 피부의 경고신호 및 생물학적 의의. 비교생물학지 29, 46~145(1945)
꿀벌의 춤. 오스트리아 동물학지 1, 1~48(1946)
꿀벌의 춤에서 정위 요인으로서의 하늘의 편광. 익스페리엔티아 (바젤) 5, 142~148(1949)
꿀벌의 삶에서 나침반으로서의 태양. 익스페리엔티아 (바젤) 6, 210~221(1950)
곤충 소도감. Insel Verlag (1961)
꿀벌의 춤언어 및 정위. Springer-Verlag Berlin/Heidelberg/New York (1965)
꿀벌의 삶. Springer-Verlag Berlin/Heidelberg/New York (1927; 9. 1977년판)
한 생물학자를 추억하며. Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1957 (자서전)
언어로서의 꿀벌의 춤. Originaltonaufnahmen 1953–1962, hrsg. v. Klaus Sander. 2-CD-Set. supposé, Köln 2005.
건축가로서의 동물. Frankfurt a.M., Ullstein, 1974. 309 Seiten. 105 Zeichnungen & 114 Photographien.
- 영어
춤추는 벌 : 꿀벌의 삶과 감각에 관한 설명, Harvest Books New York (1953), Aus dem Leben der Bienen 번역판, 5차 개정판, Springer Verlag
생물학에 관하여 Oliver & Boyd (1962), Du Und Das Leben 번역판
동물의 건축 (당초 Tiere Als Baumeister로 출판) New York, Helen and Kurt Wolff. (1974 초판)
꿀벌의 춤언어와 정위, Cambridge, Mass., Harvard University Press (1967), Tanzsprache und Orientierung der Bienen 번역판
참고 = 위키백과
크리스천라이프 편집부