통신과 언어

 

Contents summary
곤충은 어떻게 의사를 전달하며 왜 전달하려고 하는 것일까?
사람이 사용하는 의사전달 방법은 매우 다양한데 제스처, 표정, 언어 등이다.  언어 중에는 통상적인 말, 글, 시적표현, 그림과 도형적인 표현등 등 사람이 사용할 수 있는 의사표현 방법은 무수히 많다. 곤충도 종에 따라 의사전달 방법이 다양하며 사람이 쉽게 이해할 수 없는 통신의 방법들이 많이 있다고 생각된다. 곤충의 언어를 이해할 수 있다면 곤충에 대해 많은 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 항목에서는 곤충의 통신에 대해 기초적인개념들을 알아보고 개미의 통신수단을 알아보기로하자.

 

 

 

 

1. 통신의 기본개념

 

가. 곤충의 통신

 

곤충의 통신과 대화 (Communication)에 대한 근본적인 시스템은 알 수가 없다.
그들은 왜 주야로 울어대며 무엇을 전달하려고 하는 것일까? 곤충의 의사소통에 대한 문제는 아직도 많은 부분이 미스테리로 남아있다. 하지만 일반적으로 볼 때 곤충의 의사소통의 목적은 서로의 존재를 확인하는 과정이 아닌가 생각된다. 
이러한 자기 존재의 확인은 생식의 기회를 높이는 것이 가장 중요한 요소로 생각되는데 생식의 기회를 높이는 일은 넓게 보면 배우자를 구하고, 자식을 보호하는 일 뿐 아니라 가족집단과 동료를 보호함으로써 번식의 기회를 동시에 증가 시키는 것까지 포함된다고 보는것이 타당할 것이다. 이러한 번식기회를 증가시키는 일은 곤충의 행동을 둘러싸고 있는 모든 것을 포괄하는 의미로 해석된다. 그 중에 중요한 것을 들면 종의 식별, 개체의 식별, 가족(근친)의 식별 등을 들 수 있다. 이러한 요소들은  번식의 기회에 결정적인 영향을 주는 요소들이다. 곤충이 발산하는 정보는 종이 다른 경우에는 별 의미를 갖지 못하며 오히려 포식자에게 기회를 제공할 뿐이다. 또한 개체의 식별은 적정한 배우자를 선택하는 기준이 되며  적정한 배우자의 선택은 번식의 기회를 증가 시킨다. 또한 개체에 대한 식별은 동료가 자신보다 우세한지를 식별하고 싸울 것인가 그만둘 것인가를 결정하는 기준이 된다. 근친은 번식의 효율성을 저해하는 요인이 된다. 곤충은 근친 번식을 회피하는 몇 몇 수단을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

 

 

 

나. 통신의 방법

 

곤충의 통신수단은 크게 분류하여 시각적 표현, 음성적 표현, 정보물질을 통한 표현으로 구분할 수 있는데, 대부분 소리와  빛 그리고 냄새(정보물질), 행동 등을 사용한다.
소리를 내는 방법은 대부분 날개를 비비거나 날개와 다리를 비비는 경우이다. 매미는 공명관을 통해 소리를 내고, 대부분의 메뚜기류는 날개와 다리를 비비는 경우이다. 그리고 흰개미는 물체를 두드려 소리를 낸다고 한다. 그 외 반딧불이는 빛을 사용하며, 개미와 나방은  페르몬을 사용한다. 벌은 춤을 추며 행동의 양태로 통신을 한다. 매뚜기류는 소리 또는 행동으로 의사를 전달한다. 하지만 대부분의 곤충은 다양한 방법을 복합적으로 사용하는 것으로 보인다. 이러한 통신의 방법은 우리가 통상적으로 이해하고 있는 부분에 불과하며 실제적으로 그들이 사용하는 통신의 방법은 무수히 많을 것으로 추정된다.
가령 예를 들어서 인간이 들을 수 없는 영역의 소리, 초음파 등등 ...
이러한 곤충의 통신의 방법은 우리의 상상을 초월할 만큼 많은 방법을 사용하고 있다고 추정된다.

 

(1) 행동으로 표현
시각적 표현은 상대방이 보이도록 어떤 특정한 행동을 통해 의사를 전달하는 것을 말한다.
곤충은 대부분 시각적표현이 많으며 특히 가까운 거리에서 상대방과 의사소통을 하고자 할 때 사용한다.
이러한 시각적 표현은 다른 곤충이 그 의미를 알 수 있는 곤충에 한하여 적용된다고 볼 수 있다.
시각적 표현은 어둡거나 장애물이 많으면 제한을 받는다. 또한 전달 능력은 거리에 반비례 한다고 볼 수 있다.

 

(2) 소리로 표현
소리는  빈도, 고저, 길이, 음색 등의 변화를 통해 매우 많은 정보를 전달할 수 있다. 사람은 음성의 일종으로 언어를 주로 사용하나 음률의 고저 내지는 음색을 사용하나 곤충은 주로 장단을 사용한다. 곤충은 매우 낮은 소리도 들을 수 있으며 고음을 통해 상당히 멀리까지도 의사를 전달한다. 이러한 소리에 의한 통신방법은  장애물로 인한 제한을 받지 않는다. 다만 주변에 소음이 있을 시는 장애를 받을 수 있다 (바람소리, 파도소리 등)

 

방울벌레

 

(3) 정보물질의 사용
정보물질은 몇 가지가 알려져 있는데 그 중 페르몬은 종간 정보물질로서 동일 종 내의 타 개체에게 행동의 영향을 주는 정보물질로서 많은 종에서 발견되고 있다고 한다. 이러한 정보물질은 매우 적은 양으로도 매우 강력한 효과를 유발할 수 있다. 특히 성 유인 물질과 같이 넓은 공간에 대해 임의적으로 방출하는것은 시간과 공간적으로 매우 광범위한 정보의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 이러한 정보 물질은  한번 방사되면 비교적 오래 존재하므로 적으로부터 자신을 장기간 노출하는 결과를 가져오는 단점이 있다고 볼 수 있다. 대표적인 예로 벌, 개미, 나방을 들 수 있다.

 

 

 

다. 통신의 목적

 

곤충이 소리, 행동 또는 각종 정보물질을 통해  통신을 발신하는 이유는 여러 가지로 추정할 수 있으나 그 이유를 정확하게 알 수는 없다. 일반적으로 알려진 내용에 따라 다음과 같이 추정해 본다.
(1) 종의 식별, 개체의 식별, 가족(근친)의 식별
(2) 암컷을 유인하기 위한 수단
(3) 자신의 영역을 주장하는 수단
(4) 자기의 동료를 발견하려는 수단
(5) 사랑의 기쁨을 서로 나누는 수단
(6) 적에 대한 위협 또는 경계
(7) 집단과 동료의 보호수단
(8) 먹이의 존재방향과 양 그리고 거리의 정도
(9) 위험신호, 길앞잡이 등
그 외 사람처럼 생을 즐기기 위해 노래를 부르는지도 모를 일이다. 왜 곤충들은 이렇게 자신의 존재를 알리려고 하며 무엇을 알리려고 하는 것일까? 매미는 땅속에서 유충으로 약 5년이란 기간을 보내고 성충으로 우화하여 불과 10일정도 생존하고 생명을 다한다. 짧은 기간동안 그들은 목청을 다해 노래를 부르다가 홀연히 세상을 떠난다. 이것은 무엇을 의미하고 있는 것일까? 각종 곤충과 동물의 언어에 대한 연구는 이미 많은 연구가 진행되고 있다고 한다. 그들의 언어를 이해할 수 있다면 과학 뿐 아니라 모든 산업부분에 획기적인 변화를 가져올 것이다.
이러한 각종 곤충을 관찰하는데 있어 통신수단을 검토해 보는 것도 매우 중요하다고 생각된다.

 

 

라. 종별 통신의 수단

 

귀뚜라미: 수컷만이 소리를 낼 수 있다. 딧 다리로 날개를 비벼 소리를 낸다. 귀뚜라미의 소리는 매우 다양한데 모두가 다른 의미를 갖고 있다고 한다.
반딧불이: 발광의 빈도로 통신한다.
매미: 날개와 공명관을 통해 소리를 낸다.
개미: 개미는 페르몬을 발산해 먹이의 위치, 위험신호 등을 알린다. 공기 중에 있는 페르몬의 농도를 찾아 이동한다.
흰개미: 일종의 전파 비슷한 것을 보낸다.
벌: 벌은 춤추는 형태와 회전의 방향 등으로 먹이의 위치와 질, 량 등을 동료에게 알린다.
여왕은 특수한 정보물질로 일벌의 생식능력을 박탈한다.
나비: 날개를 젖는 방법으로 통신한다.
나방: 나방은 성 유인물질을 방사하고 멀리 있는 수컷을 불러오게 한다.
모기: 전자파를 보내어 통신한다.

 

 

 

2. 개미의 통신

 

가. 후각 언어

 

개미는 페르몬을 발명하여 체내에 생성시키고 발산함으로서 의사소통을 한다.
이는 화학적 감응의 한 방법인데 화학적감응은 냄새분자를 통해 감지하므로 화학감응기관은 화학물질과 직접적으로 접촉하여 감지된다. 화학적 감응은 3가지의 경우로 구분할 수 있는데, 후각, 미각, 일반물질 감각으로 구분한다.
후각은 비교적 낮은 농도에서 가스상태로 있는 화학물질의 분자에 반응하는 수용기에 의해 감자되고, 미각은 화학물질의 분자가 높은 농도로 용액이나 물체로 존재할 경우 직접 접촉함으로서 감지되며 주로 먹이활동과 관련되어 감지한다. 일반물질감각은 후각이나 미각보다 덜 민감한 부분에 대한 감응인데 주로 회피 반응과 관련된다. 이 중에 언어로 사용되는 것은 공기중에 배포된 가스상태의 화학분자에 감응하는 수용기에 의해 감응한다. 만약 사람이 개미처럼 페르몬을 대량으로 발산하는 기능이 있고, 그것을 감지하는 후각기능이 발달했다면 현재와는 전혀 다른 문화를 갖게 되었을 것이다. 사람은 두뇌를 발달시켯으나 반대로 후각적인 정보를 처리하는데는 매우 둔감하다. 개미는 두뇌보다는 후각에 의존하는 기능을 발달시켰다.

 

 

나. 냄새분자의 추적

 

만약 개미가 후각이 발달되어 있고 후각을 통해 정보를 교환 한다면 어느정도로 냄새분자를 추적 할 수 있을까?
냄새분자의 농도가 짖은 경우는 쉽고 빠르게 전달 될 것이다. 경보페르몬일 경우가 바로 이러한 경우인데 즉각적으로 전달되고 그 반응이 매우 강력하다. 만약 냄새분자의 농도가 낮거나 미세하고 복잡한 정보들은 어떻게 전달 될 수 있을까?  마지막 하나의 분자까지 추적이 가능할까? 사람중에 후각이 가장 발달한 사람이 바로 향수 전문가 일 것이다. 이들은 평생동안 후각을 통해 훈련과 연구를 한다. 그러나 개미는 수억년동안 냄새분자 추적을 생활의 기초로 삼았다.
이러한 문제는 대단히 흥미로운 문제이나 어느정도까지 냄새분자의 추적이 가능한지, 또는 얼마나 다양하고, 미세한 종류의 냄새를 발산하고, 그 의미를 주고받을 수 있는지는 알수가 없다.
개미가 냄새분자를 추적하는 것은 2가지의 방법이 있는 것으로 보인다.

(1) 냄세의 농도가 짖은 경우는 멀리 있어도 즉시 그 정보의 내용을 알 수 있을것이다.
(2) 냄새의 농도가 낮고 미세하거나 복잡한 정보는 직접적으로 더듬이를 맞대고 직접적인 대화를 통해 정보를 교환하는 경우이다.

 

 

 

다. 통신의 심도

 

호르몬은 체내에 작용을 하며 각종분비물이나 화학적인 반응을 일으키도록 정보전달 역할을 한다. 이것과는 다르게 페르몬은 외부로 발산되어 동종간에 어떤정보를 전달하는 작용을한다. 개미는 이러한 페르몬을 통해 한 개체가 처해있는 상황 즉, 위험, 분노, 감정, 경험, 새로운정보의 획득 등을 동지들이 똑같이 느낄 수 있도록 하는 것이다. 페르몬을 감지하는 기관은 바로 더듬이인데 12개마디로 구성된 더듬이는 각 마디마다 특정한 정보를 읽어내는 기능들이 있다고한다. 예를 들어 나이, 계급, 개미가 속한 종과 군, 냄새분자를 추적하는기능, 간단한 대화, 복잡한 대화, 여왕과의 대화 등 이러한 특정된 정보를 읽어낼 수 있는 기관이 더듬이에 있다고 한다. 우리는 개미들이 상호 더듬이를 맞대고 무엇인가를 하고 있는 경우를 쉽게 볼 수 있다.

 

 

개미가 더듬이를 항상 청소하는 이유는  정보처리 기능을 강화하기 위해서이다.
앞 발톱에는 더듬이를 청소하는 빗살모양의 갈퀴가 있다.

그들이 주고받는 정보의 깊이는 자세히 알 수 없으나 매우 깊고 광범위한 것으로 추정된다. 왜냐하면 많은 숫자의 무리가 생활함에 있어 극히 체계적인 질서가 있기 때문이다. 페르몬은 일종의 화학신호로서 각종 화학적인 물질의 상호조합을 통해 수많은 정보를 주고받을 수 있을 것으로 추정된다. 가령 위에서 예를 든 것처럼 결혼비행이 동시적으로 일어 난다면 날씨에 의한 단순한 우연일까? 아니면 어떤 정보물질이 작용하여 결혼타이밍이 임박했음을 유포하고 있는 것일까? 아니면 소리없는 미세한 진동에 의해 상호 공명했을까? 우리는 생물의 정보체계에 대한 이문제를 해결하는데 있어 과학적인 입장에서 패르몬이라는 물질을 찾아냈다. 그러나 페르몬이라는 정보물질로 개미의 통신의 방법을 모두 이해 하기에는 다소 어려운점이 있다고 생각된다. 그외 대화의 방법은 매우 다양함을 관찰할 수 있다. 가령 예를 들면 입을 맞대고 영양을 상호교환하는 행위, 땅을 두드리는 행위, 더듬이의 방향과 움직임, 각종 몸의자세, 몸을 흔드는 특정한 행동 등등이 있다.

 

 

 

라. 완전소통

 

개미가 상호 더듬이를 겹처놓고 무엇인가 하고 있는 경우를 자주 볼 수 있다.
개미도 위에서 검토한 바와 같이 통신의 방법이 여러가지인데 의사 전달에도 오해가 생길 수가있다.
이러한 오해를 막을 수 있는 방법이 바로 더듬이를 맞대고 직접 대화를 하는 방법으로서 완전소통이라 말할 수 있다.
한쪽뇌의 신경전달물질과 다른쪽의 신경전달물질이 교류하는것이다.개념을 부호로 만들고 해독할 필요가 없는것이다.

 

 

 

 

3. 정보 물질

 

가. 생리활성 물질

 

사람이 정보를 전달하는 과정은 대부분 언어에 의존한다. 사람에 있어서 통신은 말, 글, 그림, 음악,  시. 제스처 등 모든 문화적인 방법이 포함된다. 하지만 사람이 사용하는 이러한 언어는 모두가 개념적인 언어에 속하며 개미가 사용하는 냄새언어(물리적언어)와는 본질적으로 차이가 있다. 인간이 사용하는 후각언어는 겨드랑이나 생식기, 유방, 피부샘을 통해 나타나는 몇가지의 냄새언어가 있을뿐이다. 이들은 대부분 무의식적으로 감지 된다고 볼 수 있는데 인위적인 향기로 감추어지는 경우가 대부분이다. 개념적인 문제가 가저오는 많은 문제점에 대해서는 이미 우리가 알고 있으므로 생략하고, 개미가 사용하는 언어의 본질에 대해 살펴보는 것이 중요한 일이다. 곤충이 정보를 전달할 때 사용하는 매개체는 이미 많이 알려져있다. 체내의 정보전달체계를 지배하는 것이 바로 호르몬이라 알려져 있으며 체내가 아닌 외부에 정보를 전달하는 물질은 페르몬이라 알려저 있다. 페르몬을 최초로 주장한 사람은 1959년 Karlson과 Luscher 등에의헤 주장되었는데 그 이후 이러한 정보물질에 대한 연구가 활발히 계속 되고 있다.

 

(1) 체내 정보물질: 호르몬 (Hormone)
(2) 종내 정보물질: 페르몬 (Pheromone)
(3) 종외 정보물질 (타감작용물질)
           (가) 카이로몬(Kairomone): 수신자가 이익을얻는 정보물질
           (나) 시노몬(Synomone): 상호 이익을얻는 정보물질
           (다) 아누몬(Anumone): 발생자가 무생물이고 수신자가 이익을얻는 정보물질

 

호르몬은 내분비샘에서 생산되어 혈액에 의해 운반되며 각 기관에 생리적 작용을 일으키게한다. 따라서 이를 체내 정보물질이라하고 페르몬은 이러한 정보물질이 체외로 배출되어 같은 종의 다른 개체에게 영향을 주는 물질을 말한다. 영향을 주는 형태는 행동을 변하게 하거나 또는 체내의 생리적 변화를 일으킨다.

 

 

 

 

나. 페르몬의 분류

 

페르몬은 작용방법에 따라 크게 2가지로 분류한다. 하나는 페르몬에 접한자가 즉각적으로 반응하여 행동을 유발시키는 페르몬으로서 경보페르몬, 길앞잡이페르몬, 성유인페르몬 등이 있으며 이를 해발페르몬(Releaser pheromone) 이라하고, 또 하나는 페르몬에 접한자의 생리적 변화를 일으키게하여 형태적, 행동적 변화를 초래하는 페르몬으로 이를 기동페르몬(Primer pheromone) 이라한다.
기동페르몬의 대표적인 예가 바로 계급분화 페르몬이다. 계급 분화에 있어 수개미는 정낭에 보관하고 있는 정자의 흐름을 차단하면 자동적으로 수개미가 형성된다. 그러나 병정과 일개미, 그리고 공주가 분화되는 것은 동일한 수정란에서 출발하지만 발육과정에서 분화된다. 이러한 분화에 관여하는 것이 바로 여왕의 계급분화 페르몬이다.
개미의 통신에 사용되는 각종 화학물질은 외분비선에 저장되어 있는데 외분비선은 몸체의 구석구석에 매우 많다. 그러나 계급분화페르몬을 가지고 있는 것은 여왕밖에 없으며 일개미는 이러한 화학물질을 보유하고 있지 아니하다.
해발페르몬일 경우는 주로 후각에 의해 중추신경에 전달되어 즉각적으로 반응을 일으키게하고, 기동성 페르몬은 주로 입을 통해 경구적으로 중추신경에 전달되어 내분비, 생리 등에 변화를 일으키게하여 형태나, 행위의 변화를 초래케 한다.

 

(1) 성유인 페르몬
이배체의 성을 가지고 있는 곤충은 자웅이 함께만나 교미를 해야 수정이 가능하다. 이러한 과정에서 상대방에게 자신이 준비가 되었음을 알리거나 교미를 유인하는 것이 대부분이다. 이러한 과정에서 사용되는 것이 성유인페르몬이라 볼 수 있다. 일본왕개미의 경우는 5월에서 6월사이에 결혼을 실시함으로 이때가 되면 각각의 왕국에서 성유인페르몬을 대대적으로 방출하여 공주가 밖으로 나오도록 유인하고 수컷을 흥분시키는 작용을 할 것으로 보인다. 어떤 한 연방 내에서 결혼비행이 동시에 일어나는 현상은 이러한 사실을 간접적으로 증명하는 예라 볼 수있다.

(2) 경보 페르몬
적이 왕국을 침입 했을 경우 한 마리가 그 위험을 알게되면 즉시 모든 개체가 알게되고 즉시 흥분의 도가니로 바뀐다. 이러한 것은 바로 경보페르몬에의해 상대방에게 전달되기 때문일 것이다. 개미를 채집해 보면 이러한 페르몬을 금방 알 수 있다. 왕국을 헤체하여 작은 통에 많은 숫자의 개미를 넣고 냄새를 맡으면 매우 충격적이다. 이는 바로 모든 개체가 경보페르몬을 발산했기 때문이다. 이러한 경보페르몬은 휘발성이 있어 곧 없어지기는 하나 매우 강력하다.

(3) 길안내 페르몬
일개미가 먹이를 구하기 위해 왕국 밖으로 나가 돌아오는 길을 찾지 못한다면 사회성 곤충이라 할 수가 없다. 이때 사용되는 것이 길안내 페르몬이다. 이를 흔적페르몬이라 말하기도한다. 먹이를 구하거나 정찰활동을 할 때 등 먼길을 갈 때는 지면이나 물체에 페르몬을 묻혀놓고 간다고 알려져있다. 이러한 페르몬은 빠르게 휘발되지 않으며 지속성이 강하다고 볼 수 있다.

(4) 먹이위치 안내 페르몬
한 마리의 일개미가 먹이를 발견하면 극히 짧은 시간내에 동료들이 몰려온다.
이는 최초에 먹이 발견자가 페르몬을 통해 먹이의 위치와 량, 먹이의 종류 등에 대한 정보를 방출하기 때문이다.
이러한 실험은 매우 간단하다. 개미가 좋아하는 메뚜기를 잡아 다리를 제거하고 던저 놓으면 최초의 발견자가 나타난 후 주변에있는 다른개미들이 먹이를 아직까지 발견하지 몼했는데도 불구하고 매우 흥분하는 모습으르 볼 수 있다.
이는 바로 최초 발견자의 페르몬에 의해 먹이에 대한 정보가 발산되었다는 증거로 볼수 있다.

(5) 가족인식 페르몬
한 콜로니 내의 가족을 인식하는 페르몬으로서 각각의 콜로니 마다 페르몬의 화학조성비율이 달라 가족인지 아닌지를 구별한다. 이러한 냄새는 체표의 왁스에 함유된 접촉화학자극물질로서 콜로니마다 화학조성비율이 다르기 때문이라고한다.
이는 최초에 우화된 후 경험에 의해 화학성분을 익힘으로서 평생 기억하게 된다고한다.
만약 자기가 가지고 있는 동일한 페르몬이 아닐 경우는 적으로 간주하여 즉시 공격할 것이다.

(6) 계급분화 페르몬
공주개미와 일개미는 동일하게 암컷이며 성장과정에서 분화된다. 분화과정에 관여하는 것이 먹이의 량 뿐 아니라 여왕의 특수한 페르몬에 의한 통제를 받는다는 것이 학자들의 일반적인 견해이다. 이때 작용하는 페르몬이 바로 계급분화 페르몬이다. 이러한 페르몬에 의해 공주의 숫자와 일개미의 숫자를 조정 할 것이다.

 

 

다. 페르몬의 분비

 

개미는 종에 따라 페르몬의 분비선이 다소 다른것으로 알려져있다.

페르몬 분비샘은 약 10가지(후인두선, 하인두선, 큰턱선, 뺨뒷선, 뒷가슴선, 독선, 후장선, 항문선, 버반선, 뒤포르선)가 있는데 용도에 따라 각기 다른 부분에서 분비하는것으로 알려져있다.

 

 

 끝.