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곤충

모기가 흡혈을 하는 이유

by ♤ ♤ 2021. 5. 14.

모기가 흡혈을 하는 미스터리가 풀렸다.

(Why Mosquitoes Attack: Mystery Solved) 

by Scott Arledge 

 

       늦은 저녁이다. 당신이 뒤뜰에서 휴식을 취하고 있을 때, 갑자기 그들이 찾아온다. 모기(mosquitoes)다! 그들은 당신의 호흡에서 나오는 이산화탄소(CO2)를 추적하여 당신을 찾아내는 것이다. 이러한 능력은 모기가 CO2를 사용하여 흡혈을 하도록 독특하게 설계되었음을 증거하는가? 기생 목적이 아니라면, 그들은 왜 이러한 능력을 갖고 있는 것일까? 최근 연구에 따르면, 모기는 창조된 초기부터 CO2를 감지할 수 있는 장비를 갖고 있었다는 타당한 이유가 밝혀졌다.

 

꽃에서 방출되는 CO2

흥미롭게도 모기뿐만 아니라, 많은 곤충들이 CO2를 감지하는 능력을 갖고 있다.[1-3] 피를 먹지 않는 곤충들이 왜 이런 능력을 갖고 있을까? 박각시나방(Manduca sexta)이라는 이름의 과즙을 먹는 나방이 미국 남서부에서 발견되는 흰독말풀(Datura wrightii) 꽃을 선호하는 이유에 대한, 새로운 연구가 밝혀질 때까지 그 답을 알 수 없었다.[4-6] 이 특별한 꽃은 황혼에 꽃을 피우고, 다음날 시든다. 연구자들은 꽃이 열리면서 상당한 양의 CO2가 방출된다는 것을 발견했다. 과즙 생산의 대사과정은 나방이 감지할 수 있을 정도의 충분한 량의 CO2를 생성한다. 가스 방출은 나방을 매우 맛있는 식사 장소로 이끌고, 나방은 꽃에 수분을 시켜준다. 이것은 윈-윈 관계이다. 가스 생산이 줄어들어 가스가 덜 방출되면, 나방은 이제 이 신호를 사용하여 신선한 다른 꽃으로 찾아가려는 준비를 한다.[4,7,8]

 실험은 추가적 보상 없이 다른 농도의 CO2를 방출하는, 흰색 면지로 만들어진 두 개의 대리 꽃으로 수행되었다. 하나는 배경 농도의 CO2를 방출하고, 다른 하나는 개화한 꽃과 일치하는 더 높은 농도의 CO2를 방출했다. 시험된 나방의 95%가 CO2 농도가 더 높은 꽃으로 향했다.[4]

 

열 추적자

CO2를 사용하는 것 외에도, 모기는 체온을 감지하여, 여러분과 영양가 있는 혈액을 추적한다. 모기들은 주변 온도에 비해 상승된 열에너지를 쉽게 감지할 수 있다. 그러나 이러한 능력은 흡혈을 하는 곤충에만 있는 것은 아니다. 흡혈을 하지 않는 많은 곤충들이 열을 감지할 수 있으며, 꽃은 또 다른 놀라움을 선사한다. 꽃은 식물의 수분 성공률을 높이기 위해서, 꽃의 온도를 크게 높이고 있었다.[5, 6] 일부 식물은 꽃 온도를 주변 기온보다 12℃까지 높일 수 있었다![9] 목련(Magnolia sprengeri) 꽃은 수분 곤충을 끌어들이고, 향기의 휘발성을 높이며, 수분 곤충인 딱정벌레에게 밤새 따뜻함을 보상해주기 위해서, 충분한 열을 방출하는 것이 최근 발견되었다.[5, 9, 10] 

 

이것은 모기와 무슨 상관이 있을까?

이러한 발견들이 모기의 흡혈 행동과 어떻게 관련있는 지를 답하려면, 먼저 모기가 과즙(nectar)을 먹고 있는지를 확인해야 한다. 물론 먹는다. 과즙은 모기 식단의 주요 식품 공급원이다. 모기는 또한 썩은 과일과 단물을 좋아한다. 그렇다면 모기들은 식물성 식품 공급원을 추적하기 위해서 CO2 탐지 및 열 탐지 능력을 사용할까?

2019년 Nature 지에 발표된 연구는 바로 그 질문을 조사해보았다. 연구자들은 “예”라고 대답했다. 모기의 탐지 행동을 연구하기 위해서, 유럽과 아시아의 쑥국화(Tansy) 꽃이 야생과 실험실 모두에서 사용되었다. 쑥국화 꽃 주변의 CO2 농도는 황혼에 상당히 증가한다. 물론 이것은 모기의 저녁 먹이 활동과 일치한다. 연구자들은 박각시나방처럼 모기가 과즙을 먹기 위한 신호로 CO2를 사용하고 있다는 사실을 확인했다.[11]

모기는 또한 꽃의 다른 신호를 사용하여 과즙을 먹는다. 꽃은 사람에게도 아름답게 보이지만, 꽃의 시각적 자극은 모기의 먹이 탐지 행동을 자극한다.[12,13] 화려한 색깔의 꽃은 그것을 보는 배고픈 모기를 이끌어 들일 수 있다. 식물과 과즙에 존재하는 특정 화학물질도 모기의 꽃 자원을 찾는데 관여한다.[14] 놀랍게도 인간의 피부와 호흡은 모기 친화적인 꽃에 존재하는 20가지 화학물질 중 9가지를 방출한다.[15]

 

일반적인 도구

CO2, 열, 다양한 화합물을 찾아낼 수 있는 곤충의 능력은 하나님이 기생적인 흡혈 생활을 하도록 설계하신 특성이 아니다. 그러한 능력은 꽃에서 먹이를 얻는 곤충 세계에서 흔히 볼 수 있는 능력이다. 일반적으로 곤충들이 꽃을 먹을 수 있는 능력을 갖고 있다면, 아마도 모기도 같은 이유로 그러한 능력을 갖고 있을 것이다. 그러므로 태초에 모든 것들이 좋았고, 모든 생물들은 채식을 했다.(창 1:29-30), 모기도 오늘날과 같은 동일한 도구를 갖고 있었다. 저주는 추후의 어느 때에 이러한 강력한 기능을 더하지 않았다. 또한 이것은 모기가 그들의 도구를 진화시키지 않았다는 것을 의미한다. 하나님은 식물(단단한 열매 등)을 먹도록 동물의 입에 크고 날카로운 이빨을 넣어 놓으신 것처럼, 타락 이후에 CO2 센서와 같은 동물의 좋은 특성들이 새로운 파괴적인 용도로 사용하게 되었던 것이다. 즉, 저주 후에 새로운 신체 기관이 생겨난 것이 아니라, 용도만 변경되었다.

 

멸종은 흡혈 이유를 설명하는데 도움이 된다.

그렇다면 모기가 타락한 이 세상에서 그러한 도구들을 사용하여 흡혈을 하게 된 이유는 무엇일까? 멸종은 하나의 단서가 될 수 있다. 알려지지 않은 수많은 식물 종류가 여러 다른 이유들로 멸종되었다. 간단한 설명은 모기가 알을 낳는 데 필요한 먹이는, 대부분의 곤충들이 유충 단계 동안에 먹는 먹이와 다르다는 것이다. 오늘날의 모기들은 그들의 번성에 필요한, 식물의 모든 영양소에 쉽게 접근할 수 없다. 예를 들어 노아 홍수 이전에 자랐던, 멸종된 식물들은 열, CO2, 휘발성 냄새, 모기에 필요한 모든 적절한 영양소가 들어있는 과즙을 생산하는 꽃을 갖고 있을 수 있었다.

.인간의 피를 흡혈하는 모기.

 

오늘날 발견되는 과즙은 당 이외의 많은 영양분들로 구성되어 있다. 과즙에는 아미노산과 다른 많은 미량 영양소들이 가득 들어있다.[16] 노아 홍수 이전에 적절한 영양소들을 함유한 과즙이, 모기의 입 부분이 뚫을 수 있는, 식물의 방(chamber) 내에 들어있을 수 있었다. 결국 오늘날 많은 식물들은 계획된 벌레 종만이 그들의 과즙에 접근할 수 있도록, 다양한 메커니즘을 사용하고 있다. 일부 식물은 의도된 수분 매개자에게만 무해한, 치명적인 독소를 사용하기도 한다.[17]

모기가 탈수로 고통스러워지면 매우 공격적이 된다. 사실 몇몇 모기매개 질병은 가뭄 중에 더 유행한다.[18] 모기의 흡혈 활동은 탈수가 발생하면 눈에 띄게 증가한다. 모기는 먹는 것에 대해서 유연하다.[18, 19] 모기는 그들에게 필요한 영양소가 당신의 혈액에 있음을 감지하고, 알고 있다. 기본적으로, 당신은 걷고, CO2를 방출하고, 휘발성의 화학물질들을 발산하고, 열이 있는, “꽃”이 갖고 있었던 올바른 ‘음식’을 갖고 있는 것이다.

 

결론

Nature 지의 저자들은 모기의 혈액 섭취(haematophagy)는 식물 섭취(phytophagy)에서 발생했을 수 있다는 동일한 결론에 도달했다.[11] 모기는 흡혈을 하기 위해서가 아니라, 원래 독점적으로 꽃의 과즙을 먹기 위해서 그들의 도구를 갖고 있었다고 저자들은 말하고 있었다. 진화론적 관점으로, 모기는 꽃을 먹기 위해 갖고 있던 도구를, 수천만 년에 걸쳐 피를 먹기 위한 것으로 진화시켜 사용하기 시작했다는 것이다.[20]

사자는 왜 가젤을 잡아먹는가? 사자는 살아가기 위해서, 갖고 있던 도구를 사용하고 있는 것이다. 따라서 당신이 밤늦게 윙윙 거리는 모기 소리를 들을 때, 원래 창조된 도구를 가지고, 타락한 이 세계에서 살아가기 위해 몸부림치고 있는 한 가련한 생물을 보게 되는 것이다.

 

 

References

  1. Stange, G. 1996. Sensory and Behavioral Responses of Terrestrial Invertebrates to Biogenic Carbon Dioxide Gradients. In Advances in Bioclimatology, vol. 4. Stanhill, G., ed. Berlin: Springer, 223-253.
  2. Stange, G. and S. Stowe. 1999. Carbon-dioxide sensing structures in terrestrial arthropods. Microscopy Research & Technique. 47 (6): 416-427.
  3. van Breugel, F., A. Huda, and M. H. Dickinson. 2018. Distinct activity-gated pathways mediate attraction and aversion to CO2 in Drosophila.Nature. 564 (7736 ): 420-424.
  4. Thom, C. et al. 2004. Floral CO2 Reveals Flower Profitability to Moths. Journal of Chemical Ecology. 30 (6): 1285-1288.
  5. Wang, R. and Z. Zhang. 2015. Floral thermogenesis: An adaptive strategy of pollination biology in Magnoliaceae. Communicative & Integrative Biology. 8 (1): e992746.
  6. Stankunas, E. Plants that generate heatTechnology Org. Posted on Technology.org July 24, 2014, accessed August 2, 2020.
  7. Guerenstein, P. G. et al. 2004. Floral CO2 emission may indicate food abundance to nectar-feeding moths. Naturwissenschaften. 91: 329-333.
  8. Goyret, J., P. M. Markwell, and R. A. Raguso. 2008. Context- and scale-dependent effects of floral CO2 on nectar foraging by Manduca sextaProceedings of the National Academy of Sciences. 105 (12): 4565-4570.
  9. Kikukatsu, I. et al. 2004. Temperature-triggered periodical thermogenic oscillations in skunk cabbage (Symplocarpus foetidus). Plant and Cell Physiology. 45 (3): 257-264.
  10. Watling, J. R. et al. 2008. Mechanisms of thermoregulation in plants. Plant Signaling & Behavior. 3 (8): 595–597.
  11. Peach, D. A. H. et al. 2019. Multimodal floral cues guide mosquitoes to tansy inflorescences. Scientific Reports. 9 (1): 3908.
  12. Grimstad, P. R. and G. R. DeFoliart. 1974. Nectar Sources of Wisconsin Mosquitoes. Journal Medical Entomology. 11 (3): 331-341.
  13. Andersson, H. and T. G. Jaenson. 1987. Nectar feeding by mosquitoes in Sweden, with special reference to Culex pipiens and Cx torrentium. Medical Veterinary Entomology. 1 (1): 59-64.
  14. Nyasembe, V. O. and B. Torto. 2014. Volatile phytochemicals as mosquito semiochemicals. Phytochemistry Letters. 8: 196-201.
  15. Nikbakhtzadeh, M. R. et al. 2014. Olfactory Basis of Floral Preference of the Malaria Vector Anopheles gambiae (Diptera: Culicidae) Among Common African Plants. Journal of Vector Ecology. 39: 372-383.
  16. Clay, C. et al. 2006. A novel role for proline in plant floral nectars. Naturwissenschaften. 93: 72-79.
  17. Stevenson, P. C. 2020. For antagonists and mutualists: the paradox of insect toxic secondary metabolites in nectar and pollen. Phytochemistry Reviews. 19: 603-614.
  18. Hagan, R. W. et al. 2018. Dehydration prompts increased activity and blood feeding by mosquitoesScientific Reports. 8: 6804.
  19. Vinauger, C. et al. 2018. Modulation of Host Learning in Aedes aegypti Mosquitoes. Current Biology. 28: 333-344.
  20. A blood-engorged fossil mosquito from Flood rocks shows that the switch likely occurred before the Flood. See Thomas, B. Bloody Mosquito Fossil Supports Recent CreationCreation Science Update. Posted on ICR.org October 25, 2013, accessed July 24, 2020.

* Mr. Arledge is Research Coordinator at the Institute for Creation Research. 

Cite this article: Scott Arledge. 2020. Why Mosquitoes Attack: Mystery Solved. Acts & Facts. 49 (10).

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