철새들은 겨울이 되면 따뜻한 남쪽 나라로 날아가고, 봄이 되면 다시 돌아오는데요. 이들은 수천 킬로미터나 되는 먼 길을 어떻게 헤매지 않고 찾아갈 수 있을까요? 우리는 스마트폰의 GPS로 길을 찾지만, 새들에게는 GPS가 없잖아요.
새들은 지구가 만드는‘자기장’이라는 보이지 않는 힘을 느낄 수 있어요.이 자기장을 GPS처럼 활용해 방향을 찾죠. 그래서 과학자들은 오랫동안 새들이 어떻게 자기장을 느끼는지 궁금해했어요. 지금까지는 눈 안에 자기장에 반응하는 물질이 있거나, 부리 속의 미세한 물질이 작은 나침반 바늘처럼 작용한다고 생각했죠.
그런데 최근, 독일 뮌헨대학교 연구팀이 비둘기를 연구하다 놀라운 사실을 밝혀냈답니다.비둘기의 나침반이 ‘귀 안’에 숨어 있었던 거예요!
귓속에 숨은 나침반
우리 몸의 귀는 두 가지 일을 해요. 하나는 소리를 듣는 것이고, 다른 하나는 우리 몸의 균형을 잡는 거예요.귀 안쪽 깊은 곳을 ‘내이(內耳)’라고 하는데요, 내이에는 달팽이관과 전정기관이 있어요. 달팽이관은 소리를 듣고, 전정기관은 우리가 넘어지지 않고 똑바로 서 있을 수 있게 균형을 잡아줘요.그런데 비둘기는 여기에 더해서 내이를 이용해 자기장의 변화를 느낀다는 게 밝혀진 거예요.
자기장이 뭐냐고요? 자석 주변에 생기는 힘을 자기장이라고 해요. 우리가 사는 지구도 거대한 자석이라, 지구 전체에 자기장이 퍼져 있어요. 나침반 바늘이 늘 북쪽을 가리키는 것도 바로 지구 자기장 때문이에요. 비둘기와 같은 새들은 이런 자기장 변화를 감지해 방향 정보를 얻는답니다.
털세포가 자기장을 느낀다!
그렇다면 비둘기는 어떻게 자기장을 느낄까요? 연구팀은 비둘기를 인공적으로 만든 자기장 환경에 두고, 자기장의 방향을 바꿔가며 비둘기 뇌에서 어떤 부분이 반응하는지를 조사했어요.그 결과, 내이에서 정보를 받는 ‘전정핵’이라는 뇌 부위가 자기장 변화에 활발하게 반응했어요.이 신호는 뇌의 다른 부분들로 전달되면서 비둘기가 자기 위치와 방향을 알 수 있게 해준답니다.
연구팀은 또 비둘기의 반고리관 안에 있는‘털세포’를 조사했어요. 털세포는 원래 몸의 움직임과 균형을 감지하는 감각 세포예요. 그런데 이중 일부 털세포에 자기장 변화에 민감할 수 있는 단백질이 다른 세포보다 많이 들어 있었어요. 이 단백질들은 전기 신호와 관련돼 있어서, 자기장 정보를 뇌로 전달하는 데 중요한 역할을 할 가능성이 있답니다. 연구팀은 “털세포의 종류가 다양한 덕분에 비둘기 뇌가 몸의 움직임 신호와 자기장 신호를 구분할 수 있다”고 설명했어요.
연구팀은 혹시 빛 때문에 자기장을 느끼는 건 아닐까 확인하기 위해 어둠 속에서도 실험을 했어요. 그 결과,빛이 없어도 비둘기는 여전히 자기장을 잘 감지했답니다. 즉, 눈이 아니라 귀에 있는 감각을 이용해 자기장을 느낀다는 뜻이죠.
자기장을 이용해 길을 찾는 동물은 비둘기만이 아니에요. 철새, 바다거북, 연어 등도 자기장을 활용하는 것으로 알려져 있어요. 하지만 이 동물들이 어떻게 자기장을 감지하는지는 여전히 많은 부분이 수수께끼로 남아 있답니다. 바다거북을 연구하는 케네스 로만 미국 노스캐롤라이나대 교수는 “반고리관이 없더라도 체액으로 채워진 공간과 털세포를 가진 동물이라면 자기장을 감지할 가능성이 있다”고 말했어요. 앞으로 더 많은 동물의 비밀 나침반이 발견될지도 모르겠네요!
글 : 오혜진 동아에스앤씨 기자 / 일러스트 : 감쵸
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