[사이테크+] "꿀벌 여왕벌은 특별한 성분·구조의 여왕방에서 길러진다"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 꿀벌의 여왕벌은 로열젤리를 많이 먹은 유충이 성장해서 된다는 게 정설이지만 실제로는 여왕방 건축 일벌들이 만든 특수한 여왕방의 물리·화학적 환경도 여왕벌 발달에 중요한 역할을 한다는 연구 결과가 나왔다.

미국 리버사이드 캘리포니아대(UC 리버사이드)와 중국농업과학원 공동 연구팀은 4일 과학 저널 네이처(Nature)에서 여왕벌이 자라는 여왕방은 단순한 보호 공간이 아니라 여왕벌 발달에 필수적인 물리·화학적 미세환경 역할을 하며, 여왕방을 건설하는 전담 일벌 집단도 존재한다는 사실을 확인했다고 밝혔다.

논문 공동 교신저자인 UC 리버사이드 보리스 베어 교수는 "여왕방은 단순한 곤충 육아실이 아니라 다음 통치자를 길러내기 위해 매우 정교하게 조율된 노력을 기울이는 왕실 궁정에 가깝다"며 "이 과정이 제대로 이뤄지지 못하면 꿀벌 집단은 번식할 수 없다"고 말했다.

꿀벌의 여왕벌과 일벌은 유전적으로 거의 동일한 알에서 태어나지만 여왕벌은 몸집이 더 크고 수명이 길며 번식을 담당한다. 과학자들은 그동안 어린 유충에게 먹이는 로열젤리가 여왕벌 발달을 결정하는 핵심 요인으로 여겨왔다.

연구팀은 여왕방은 주변의 육각형 일벌방(worker cell)과 형태는 다르지만 여왕벌 유충을 보호하기 위한 공간으로만 간주돼 왔으며 여왕벌 발달에 미치는 영향은 명확하게 밝혀지지 않았다고 지적했다.

이들은 이 연구에서 여왕방의 역할을 규명하기 위해 여왕방 밀랍과 일반 일벌방 밀랍의 물리·화학적 특성을 비교하고, 여왕벌 유충을 여왕방 밀랍 또는 일벌방 밀랍으로 덮인 방에서 각각 사육하며 발달 차이가 있는지 관찰했다.

주사전자현미경과 재료 분석 결과, 여왕방 밀랍은 일벌방 밀랍보다 밀도가 낮고 더 유연하며 녹는점은 더 높았다. 또 지방산 조성과 화학 신호 물질도 달라 발달 중인 유충의 온도와 습도 유지에 더 유리한 특성을 가진 것으로 분석됐다.

또 여왕방 밀랍 또는 일벌방 밀랍으로 덮인 방 172개에 여왕벌 유충을 넣어 7일 동안 사육한 결과 여왕방 밀랍 환경에서 자란 유충은 61~100%의 높은 생존율을 보인 반면 일벌방 밀랍 환경에서는 생존율이 37.5~50%에 그쳤다.

연구팀은 살아남은 개체들의 번데기 무게도 여왕방 밀랍 환경에서 더 큰 것으로 나타났다며 이는 먹이가 같더라도 주변 밀랍 환경 자체가 여왕벌의 정상적인 발달에 중요하다는 것을 보여준다고 설명했다.

또 적외선 열영상과 행동 추적 시스템을 이용해 여왕방을 짓는 일벌들의 행동을 분석한 결과 여왕방 건축 일벌은 일반 벌집을 짓는 일벌보다 대체로 5~15일령의 젊은 개체 비율이 높았고 가슴부 온도도 더 높았다.

여왕방 건축 일벌들은 단순히 기존 밀랍을 재활용하는 것이 아니라, 여왕방을 짓는 과정에서 밀랍을 적극적으로 변형하고 특정 성분을 더하거나 희석하는 등 밀랍의 특성을 조정하는 것으로 나타났다.

연구팀은 유전자 발현과 대사체 분석에서 여왕방 건축 일벌의 체내에서 지방대사와 분비 기능 관련 생리적 변화를 확인했다며 여왕방은 우연히 만들어진 구조물이 아니라 특수한 물리·화학적 환경을 의도적으로 설계해 만든 공간이라고 설명했다.

이런 현상은 동양꿀벌(A. cerana)과 서양꿀벌(A. mellifera)에 모두 확인됐다.

베어 교수는 "기존에는 알을 여왕방에 옮기고 로열젤리를 먹이면 여왕벌이 된다고 생각했지만 실제 과정은 훨씬 정교하다"며 "이 연구는 여왕벌 생산을 위해 특수 일벌 집단이 협력해 특별한 환경을 구축한다는 사실을 보여준다"고 말했다.

이어 여왕벌이 먹이만으로 만들어지는 것이 아니라 벌집 전체가 협력해 미래를 설계한 결과라며 "꿀벌 군체는 단순한 개체들의 집합이 아니라 스스로 환경을 설계할 수 있는 통합된 생물학적 시스템"이라고 덧붙였다.

◆ 출처 : Nature, Kai Wang et al., 'Queen cell architecture shapes honey bee queen development', https://www.nature.com/articles/s41586-026-10534-3

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