| 폭탄먼지벌레(방귀벌레) Bombardier beetle[1] | |
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| 학명 | Carabidae (Latreille, 1802) |
| 분류 | |
| <colbgcolor=#fc6> 계 | 동물계(Animalia) |
| 문 | 절지동물문(Arthropoda) |
| 강 | 곤충강(Insecta) |
| 목 | 딱정벌레목(Coleoptera) |
| 과 | 딱정벌레과(Carabidae) |
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1. 개요
곤충강 딱정벌레목 딱정벌레과의 일종. 남극대륙을 제외한 모든 대륙에 분포하며, 크기는 대략 1.2~1.5cm 정도에 축축한 곳이면 어디든지 볼 수 있다. 방귀벌레라고도 불린다.육식성으로 작은 곤충을 잡거나 동물의 시체를 먹으며 사냥을 하지 않을 때는 서로 모여서 지낸다.
2. 방어기술
폭탄먼지벌레는 그 독특한 방어기술로 유명하다. 이 방어기술이란 것이 항문 근처에서 무지 뜨거운 독가스를 적을 향해 분출하는 것인데, 이게 100℃를 넘어간다. 스펀지나 퀴즈탐험 신비의 세계 등에서도 소개된 바가 있으며, EBS 다큐 프라임 진화의 신비 독에서도 소개되었다. 엉덩이에서 독가스를 내뿜는 모습 때문에 붙여진 별명이 방귀벌레.[2][3] 곤충 중에서 원거리 공격이 가능한 몇 안 되는 녀석이다.[4]이 벌레의 복부에는 2개의 방(chambers), 그리고 이 방들과 이어진 반응실이 있는데 한쪽은 과산화수소+하이드로퀴논, 다른 한쪽은 카탈라아제, 페록시다아제를 비롯한 각종 효소가 들어있다. 위협을 감지하거나 당했을 시에 이 물질들을 반응실에서 다 섞어 과산화수소와 하이드로퀴논이 물에 분해되는 속도를 촉진시킨다. 이 과정을 통해서 독성물질인 p-벤조퀴논, 산소 그리고 열이 발생되며 그 열을 꽤나 높은 온도가 될 때까지 억눌렀다가 발사구를 한순간 개방했을 때 기압 차이로 뜨거운 가스가 펑 하고 터져나온다.
한번 쏘고 나면 연사가 가능하며 최대 29~70번까지 무지 빠른 속도로 난사할 수 있다. 사거리는 대략 벌레크기의 40~60배(60cm 정도). 착탄지점도 조준이 가능하며 아프리카의 아종 벌레들은 270°까지도 조준이 가능하다. 가끔 개미 같은 녀석들이 몸에 달라붙었을 때 몸에다 조준하고 쏴서 떨어뜨리도 하는데, 자기 가스에는 어느 정도 내성이 있는지 무사하다.
대부분의 곤충이나 타 절지동물들이 이 가스에 제대로 맞으면 99.9% 요단강을 건너가며, 쥐같이 작은 동물도 얼굴 같은 곳에 뿌려지면 치명적이다. 사람이 맞아도 무지 아프며 눈에 맞을 경우 실명할 수 있을 정도로 매우 위험하다. 덤으로 이 물질은 맛도 없어서 상당수의 학습 능력이 있는 포식자들은 이 폭탄먼지벌레를 개고생해서 먹고 나서는 끔찍한 맛에 이 벌레를 두 번 다시 안 먹는다고 한다.
찰스 다윈이 이 녀석에게 당한 적이 있다고 한다. 딱정벌레를 채집하던 도중 특이하게 생긴 폭탄먼지벌레를 발견했는데, 마침 다른 딱정벌레 때문에 손에 들고 다닐 수가 없자 급한 마음에 이 녀석을 입 안에 집어 넣었다. 당연히 바로 터지는 바람에 입 안을 데이고 급히 뱉어냈다고 한다.
이것과 비슷한 원리로 작용하는 인간의 전문 기술 중 대표적인 것이 로켓 엔진의 추진력 원리이다.[5] 넓게 보자면 수렴진화의 대표적인 예시라고 할 수 있다.
이런 오버 테크놀러지스러운 무기 덕에 같은 곤충 중에서는 천적이 거의 없으나, 더 큰 동물들로 넘어가면 얘기가 달라진다. 메뚜기쥐는 이런 독성물질을 아는 본능 때문인지 폭탄먼지벌레를 발견하면 바로 땅속에 처박은 후 가스가 고갈될 때까지 기다리고 맛있게 먹는다.
또 EBS의 다큐 오늘에서는 고슴도치가 폭탄먼지벌레의 독성물질을 씹어버리고 잡아먹는 모습을 보여주었다.
두꺼비, 고슴도치에 대해 나온다.
이 영상에서 두꺼비는 오줌 지릴 정도로 꼼짝못하게 나오지만 고슴도치는 아무렇지 않게 씹어먹는 모습에 한 댓글에서는 사람이 톡 쏘는 탄산음료를 먹는 것 같다는 댓글을 달기도 한다.(고슴도치 관련 부분은 이 영상에 후반 즈음인 5:26부터 나온다.)
턱수염도마뱀(비어디드래곤)이나 일부 거미들의 경우 방어가스를 그냥 씹고 먹어치우는 경우가 있으며, 두꺼비의 경우에도 간혹 가스를 무시하고 그냥 먹어치운다고 한다. 가스를 다 소모한 상태에서는 사마귀나 여치, 베짱이에게도 잡아먹힌다.
같은 속의 남방폭탄먼지벌레 또한 같은 방어 메커니즘을 가진다. 등갑무늬로 구분하는 것이 보편적이다.
다른 속의 큰목가는먼지벌레(Brachinus stenoderus ) 역시 방어가스를 내뿜으며 북미나 유럽 쪽에서는 이 쪽이 더 유명하다.
이름 때문에 착각하는 사람들이 있는데, 절대 자폭하는 게 아니다! 곤충 중 자폭을 하는 녀석은 따로 있다. 무리 생활을 하는 개미와 다르게 단독 생활을 하는 폭탄먼지벌레가 자기 목숨을 버려가면서까지 자폭을 할 이유는 전혀 없다.
3. 지적설계인가?
일부 지적설계 옹호론자들은 이 폭탄먼지벌레의 독특한 방어수단을 지적설계의 증거라고 제시하곤 한다. 앞서 설명했듯이 폭탄먼지벌레의 복부에는 두 개의 방이 있고, 이 두 방에 나뉘어서 보관된 화학물질을 동시에 분사하여 화학반응을 일으켜 고온을 발생시키는 것이 이 벌레의 방어방법이다. 그런데 그 중에서 하나라도 없다면 제대로 방어를 할 수가 없으니 폭탄먼지벌레의 방어수단은 한꺼번에 만들어졌으며, 그것은 환원불가능한 복잡성을 가지므로 지적설계의 증거라는 것이다.하지만 실제로 폭탄먼지벌레의 방어수단에 대한 진화과정은 근연종의 생태와 신체구조를 통해 설명될 수 있다. 일단 절지동물의 표피세포는 햇볕에 타면서 퀴논이라는 물질을 생성한다. 이는 햇볕에 탄 사람의 피부에서 멜라닌 색소가 증가하는 것과 유사한 현상으로, 절지동물에서 일반적으로 일어난다. 퀴논은 자극적인 냄새가 나는 화합물로, 벌레를 먹으려는 생물에게 불쾌감을 느끼게 한다. 노래기 같은 종류도 퀴논을 방어용 분비물로 사용한다.
그러다가 표피에 움푹 패인 부분이 생겨난다. 그러면 그 부분에 퀴논이 모이게 된다. 그리고 그 부분이 점점 깊어지고, 근육의 배치가 변하면서, 한 곳에 모인 퀴논을 배출할 수 있게 된다. 이와 유사한 분비기관은 여러 종류의 개미에서 관찰할 수 있다. 그러다가 한 쌍의 움푹한 부분이 다른 부분에 비해 특히 깊게 패이는 종류가 나타난다. 이렇게 되면 다른 움푹한 부분들은 불필요해지고 점차 퇴화하며, 유달리 깊이 패인 부분은 생성된 화합물을 저장하는 저장고가 된다. 그리고 저장고에서 하이드로퀴논을 생산하게 된다. 하이드로퀴논은 퀴논에 수소 두 개가 붙은 물질로, 이것이 기존의 화합물에 섞여들어간다. 분비물을 생성하는 세포는 저장고의 표피에서 여러층으로 발달해서 더 많은 화합물을 만들 수 있게 된다.
화합물을 생산하는 세포 사이에 형성된 통로는 생산된 화합물을 저장고에 더 잘 모이게 한다. 세포 사이의 통로는 화합물을 운반하는데 특화된 관이 되고, 화합물을 분비하는 세포는 저장고의 표면에서 떨어져나와 별도의 화합물 생산기관이 된다. 이 단계에 이른 딱정벌레의 종류는 수없이 많다. 폭탄먼지벌레에게서 볼 수 있는 분비샘과 저장고라는 구성은, 같은 목의 다른 딱정벌레들에게서도 일반적으로 나타나는 특징이다.
저장고 주변의 근육이 발달하면서, 불필요한 상황에 화합물이 저장고 밖으로 누출되는 것을 막는 밸브가 된다. 그리고 세포대사의 일반적인 부산물인 과산화수소가 하이드로퀴논과 혼합된다. 두 물질은 천천히 반응하기 때문에, 퀴논과 하이드로퀴논의 혼합물과 섞여서 방어에 사용된다.
과산화수소를 물과 산소로 분해하는 효소인 카탈라아제와, 과산화수소에 의해 유기물이 산화하는 것을 촉매하는 효소인 페록시다아제를 분비하는 세포가 저장고의 밸브 바깥에 나타난다. 이 물질들은 방어용 분비물과 섞여서 더 많은 퀴논이 생성되도록 한다. 카탈라아제는 거의 모든 세포에 존재하는 효소고, 페록시다아제는 동식물과 박테리아에게서 일반적으로 나타나는 물질이다. 즉, 이 두 물질은 원래 폭탄먼지벌레가 갖고 있던 것으로, 그것이 단지 한 곳에서 집중적으로 더 많이 생성되도록 진화한 것이다.
카탈라아제와 페록시다아제의 분비량이 점점 많아졌고, 그에 따라서 반응하는 물질의 양도 늘어나고, 생성되는 산소도 증가하면서 방어용 분비물의 배출속도가 빨라지고 온도도 높아진다. 분비물이 분출되는 통로는 화합물의 반응에서 발생하는 열과 압력을 견딜 수 있도록 점점 딱딱해졌다. 퀴논의 경우에는 원래는 화합물의 대부분을 차지했지만, 이후에는 하이드로퀴논이 대부분을 차지하면서 사라지게 된다. 그리고 점차 현재의 폭탄먼지벌레와 같은 모습으로 진화했다는 것이다.
요약하자면, 폭탄먼지벌레의 방어수단은 처음부터 지금의 모습대로 나타난 것이 아니라, 대부분의 절지동물, 노래기, 개미, 딱정벌레에 관측할 수 있는 기관들과 유사한 과정을 거치면서 지금의 모습으로 진화했다. 그리고 매 순간마다 지금과는 다른 방식이긴 하지만 각자 나름대로 충분히 효과적인 방어 수단으로 작용해 왔다. 갑자기 나타난 것도 아니고, 갑자기 나타나야할 이유도 없는 것이다.
4. 기타
- 젊은 시절 찰스 다윈이 곤충을 채집하다가 곤충을 들 손이 없어 이 벌레를 입에 넣었다가 폭탄먼지벌레가 가스를 뿜어 입에 화상을 입었다고 한다. 참고로 다윈은 최초의 진화론자로 가장 유명하지만 생태학에도 상당한 족적을 남긴 거장이다.
- 유튜버 에그박사가 폭탄먼지벌레를 말벌과 같이 넣고 실험해 보았는데, 말벌이 아무리 공격해도 전혀 가스를 분사하지 않고 도망치기만 하는 모습을 보여주었다. 아마 붙잡히지 않고 도망갈 수 있다면 가스를 쓰지 않는 것으로 보인다. 그러나 이후 사마귀와 합사한 영상에서 사마귀가 붙잡고 뜯어먹는데도 전혀 가스를 쏘지 않고 무력하게 잡아먹히기만 해서 시청자들의 의구심을 자아냈다.
- 폭탄먼지벌레의 영어명은 봄바르디어 비틀(Bombardier Beetle)인데, 공교롭게도 항공우주와 중공업을 제조하는 기업인 봉바르디에와 스펠링이 같다. Bombardier가 포격, 폭격을 하는 것이라는 의미고, 봉바르디에는 창업자의 성[6]을 따라 붙인거라 직접적인 연관은 없다.
- 우리나라의 폭탄먼지벌레는 1924년 일본인 곤충학자 오카모토 한지로(岡本半次郎)가 제주도에서 처음 발견해 기록했다. 조선총독부권업모범장구문보고(朝鮮總督府勸業模範場歐文報告)의 제2호 영문 보고서, 'The Insect Fauna of Quelpart Island'(제주도의 곤충상)에 기록되어 있다. 광복 후에는 1948년 출판된 조복성 교수의 <곤충기>에서 '방구벌레'라는 이름으로 처음 소개되었다.
- 애니메이션 라바에 등장하는 '폭탄벌레'의 모티브로 추정된다. 생긴 게 진짜 폭탄처럼 생겼는데, 폭탄먼지벌레처럼 독가스를 내뿜는 건 아니고, 화나거나 충격을 받으면 자폭을 하는데 정작 자기 자신은 멀쩡하다.
- 애니메이션 엄마 까투리에 등장한다. 온순한 성격이지만 깜짝 놀라면 저절로 방귀가 나오는데, 원본 폭탄먼지벌레에서 따온 건지 주변을 초토화시키는 폭탄 방귀를 뀐다. 방귀를 뀔 때마다 나뭇잎으로 만든 공을 불태우고 도토리와 옥수수를 팝콘으로 튀겨버리는 위력을 자랑한다.
[1] 정확히는 폭탄먼지벌레아과 곤충들은 다 이렇게 부른다. 참고로 토머스 아이스너 교수의 저서 '전략의 귀재들 곤충(원제: Love all insects)' 번역본에서는 폭격수딱정벌레로 오역되었다. 북미에는 우리나라종과 같은 종류는 없고 브라키누스속(Brachinus)이 그 자리를 대신하고 있다.[2] 당연하지만 항문 근처에서 내뿜는 것일 뿐 방귀와는 성분부터 다르다.[3] 노린재도 똑같은 별명으로 불린다. 다만 그냥 냄새만 나고 마는 노린재와 달리 폭탄먼지벌레는 화상을 입을 수도 있어 비교도 안 되게 위험하다.[4] 원거리 공격을 하는 대표적인 곤충으로 개미산을 내뿜는 개미가 있다. 다만 폭발 반응을 이용하는 폭탄먼지벌레와 달리 개미는 순수 복부 근육의 힘으로 내뿜는 거라 사거리는 더 짧다. 비유하자면 인간의 총과 활 정도의 차이와 같다.[5] 그 중에서 하이드라진 같은 접촉점화성 연료를 이용한 로켓이 가잘 가까울 것이다.[6] 조제프-아르망 봉바르디에(Joseph-Armand Bombardier)[7] 딱총새우는 음발광을 내는 기포로 무려 5,000K까지 올라간다.