8세 아이가 발견한 개미 행동이 1세기 이상에 걸쳐 계속되어 온 곤충과 식물 상호 작용에 관한 연구 재검토로 이어지는 새로운 발견이었다고 한다.
이번에 새로운 발견 계기는 당시 8세 소년인 휴고 딘스가 집 뒤뜰에 있는 개미 둥지 근처에 작은 구체가 굴러가는 걸 발견한 것이었다. 이 소년은 식물 씨앗이라고 생각했지만 아버지는 나무 충영(gall)이라는 걸 깨달았다. 충영은 곤충 등 생물이 식물 안으로 들어가 벌레 먹이라고도 한다. 소년이 찾아낸 충영은 벌이 나라나무 잎에 알을 낳았을 때 생기는 것이었다. 이 발견을 본 소년은 개미가 식물 씨앗을 모으는 걸 몰랐기 때문에 발견했을 때 흥분했지만 아버지가 충영이라는 걸 알려줬을 때 왜 개미가 충영 같은 걸 모으는 것일까 놀랐다고 말한다.
소년이 품은 의문은 펜실베이니아주립대 연구팀에게도 수수께끼였다. 따라서 연구팀은 왜 개미가 충영을 모으는지 조사하기 위해 연구를 시작했다. 먼저 충영을 발견한 개미 행동을 관찰하는 첫 실험에선 개미가 충영을 둥지로 운반하는 게 확인됐기 때문에 충영이 우연히 개미 둥지에 떨어지지 않는다는 걸 확인했다. 개미는 충영을 턱으로 감싸서 둥지로 가져온다.
개미가 운반하는 충영에는 모자 모양 물체가 붙어 있었지만 개미 둥지에서 발견된 충영에선 이게 제거됐다. 여기에서 연구팀은 이 모자를 그리스어로 모자를 의미하는 카페로(kapéllo)라고 명명했다. 개미 행동에는 이 카페로가 관련되어 있다는 가설을 세우고 추가 실험을 실시했다.
이 실험에선 충영 전체, 카페로를 제거한 충영, 카페로 단체 3가지를 개미에게 줘서 어떤 것에 관심을 나타내는지 관찰했다. 그 결과 개미는 충영 전체와 카페로에 흥미를 나타넀지만 카페로가 없는 충영 본체에는 무관심이었다. 이로부터 개미는 충영에서 카페로를 벗겨 먹기 위해 충영을 모으고 있었던 게 확인됐다. 이번에 관찰된 개미 행동은 충영을 개미 둥지로 옮겨 유충울 보호한다는 전략이 아닐까 추측되고 있다. 카페로를 먹은 뒤 충영은 둥지에 방치한다. 이를 통해 유충은 외적이나 곰팡이로부터 지키면서 안전하게 겨울을 날 수 있는 것으로 보고 있다.
이전부터 일부 식물은 씨앗에 영양 부위인 유질체(Elaiosome)를 더해 개미가 운반하게 해 종자를 퍼뜨리는 것을 개미 씨앗 퍼뜨리기(myrmecochory)라고 불렀다. 그런데 이번에 연구팀이 찾은 카페로에도 지방산 등 영양이 풍부하게 포함되어 있다고 한다. 연구팀에 따르면 이런 지견은 학자 사이에서도 이런 유질체가 먼저인지 충영이 먼저인지에 대한 논의로 발전할 가능성이 있다.
연구팀은 개미 씨앗 퍼뜨리기가 100년 이상 전부터 처음 문헌에 기록되고 이후 연구가 계속되어 왔지만 이 가정이 여러 이유로 잘못됐을 수도 있다고 지적한다. 이유 중 하나는 유질체보다 충영이 자연계에서 일반적이라는 점에 있다. 개미 씨앗 퍼뜨리기를 하는 식물은 식물 전체에서 보면 극히 일부이기 때문에 개미가 씨앗을 갖고 돌아가는 습성을 획득할 정도 영향력은 없을 가능성이 있다. 하지만 충영은 자연계에 대량으로 존재하고 있어 먹이로는 편리했을 것이다.
연구팀은 이에 따라 개미를 매개로 하는 종자 살포와 충영 살포는 강한 수렴성을 나타내고 있으며 또 충영은 북아메리카 동부 낙역수림에선 유질체를 가진 종자보다 훨씬 풍부하기 때문에 기존 개미와 식물 연구는 검토가 필요할 것이라고 결론지었다.
이번 발견에 공헌한 것에 대해 현재 10세가 된 휴고 군은 자신이 중요한 과학적 발견 일부를 맡은 게 기쁘고 자랑스럽다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.