곤충은 지구상에서 가장 많고 다양한 동물로 꼽힌다. 과학자들이 정식으로 이름을 붙이고 다른 사람이 식별할 수 있도록 한 곤충은 120만 종이다. 전문가들은 지구 전체 곤충 종 수를 600만 종으로 추정했으며 이 수치는 지난 40년 동안 표준으로 통용됐다. 그런데 이렇게 다양한 무리의 실제 규모가 그동안 알려진 것보다 두세 배 더 클 수 있다는 연구 결과가 나와 놀라움을 안긴다. 미국, 캐나다, 대만, 코스타리카, 영국, 태국, 프랑스 7개국 공동 연구팀은 전 세계 곤충 종(種)에 대해 새로 추정치를 계산한 결과 기존에 생각했던 것보다 800만에서 1400만 종이 더 존재할 가능성이 있으며 지금까지 발견된 것은 극소수에 불과하다고 4일 밝혔다. 이번 연구에는 미국 코네티컷대, 콜로라도대 자연사박물관, 코넬대, 펜실베이니아대, 로스앤젤레스 카운티 자연사박물관, 렉싱턴 벌목 연구소, 켄터키대, 캐나다 겔프대, 국립 곤충 보관소, 대만 국립칭화대 통계연구소, 코스타리카 몬테베르데 연구소, 코스타리카공과대, 영국 플리머스대, 태국 쭐랄롱꼰대, 프랑스 소르본대 생물학자, 통계학자, 곤충학자 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 6월 30일 자에 실렸다. 연구팀은 코스타리카 북서부 ‘과나카스테 보전지역’(ACG)에서 수행된 집중 곤충 채집 데이터를 활용했다. ACG는 16만 9000㏊에 이르는 보호구역으로 해발 300m의 태평양 쪽 저지대 건조림부터 해발 1300m의 중간 고도 운무림을 거쳐 해발 575m의 카리브해 쪽 저지대 열대우림까지 약 100㎞에 걸쳐 다양한 기후대의 환경을 품고 있다. 연구팀은 우선 ACG에 5년 동안 설치한 15개의 말레이즈 트랩에서 잡은 163만 3855마리의 곤충 표본을 전부 DNA 바코딩했다. DNA 바코딩은 DNA의 짧은 염기서열을 분석해 고유한 종을 판별하는 기술이다. 이를 통해 핵심 말레이즈 트랩에서 5만 4000종에 가까운 곤충이 확보됐다. 최종 종합한 결과 1414종의 고치벌아과 벌이 확인됐다. 이어 통계 기법을 사용해 ACG에서 탐지된 고치벌아과 벌의 수와 잠재적으로 탐지되지 않은 벌 수 사이의 비율을 도출했다. 이 비율을 전체 곤충인 5만 4000종에 적용한 결과 ACG 내 서식하는 모든 곤충의 실제 추정 종수는 약 33만 3000종으로 추정됐다. 연구팀은 전 세계 곤충 종 수를 추정하기 위해 전 세계 수목 종의 추정치인 약 7만 3000종과 ACG 내 수목 종의 추정치인 1200~1500종 사이의 비율을 구했다. 또 포유류, 양서류, 산누에나방과에 대해서도 동일한 비율을 계산했다. 이 수목 비율을 ACG의 추정 곤충 수인 33만 3000종에 적용한 결과 전 세계 곤충 종 수의 범위를 최종적으로 1400만~2000만 종으로 추산했다. 최근 여러 보고서는 인간 활동으로 인해 전 세계 곤충이 급격히 폐사하는 ‘곤충 대멸종’ 상황에 직면했다고 경고하고 있다. 연구팀에 따르면 이번에 새롭게 밝혀진 전 세계 곤충 수 추정치는 살아남은 곤충들을 보호하기 위한 중요한 단계가 될 것이다. 연구를 이끈 멜리사 구즈만 미국 코넬대 곤충학 교수는 “존재 자체를 모르는 종은 보호할 수 없기 때문에 곤충 종의 추정치가 알려진 것보다 두세 배로 늘어난다는 것은 지구 생물다양성의 규모와 풍부함, 보존을 위한 노력에 큰 의미를 갖는다”고 밝혔다.

“죽은 듯 고요한 봄이 온 것이다. 전에는 아침에는 울새, 검정지빠귀, 산비둘기, 어치, 굴뚝새 등 여러 새의 합창이 울려 퍼지곤 했는데 이제는 아무런 소리도 들리지 않았다.” 레이철 카슨의 ‘침묵의 봄’ 속 한 문장입니다. 도시에서 새소리가 사라진 것은 꽤 오래된 듯싶습니다. 요즘은 도시를 벗어난 교외 지역에서도 가을 풀벌레 소리나 새소리를 듣기는 쉽지 않습니다. 자연의 소리를 포함해 일상의 소리 환경 전반을 조경학에서는 음향 경관 또는 소리풍경(soundscape)이라고 합니다. 소리풍경은 실제로 들을 수 있는 소리뿐만 아니라 심상, 기억 속 소리까지 포함하고 있습니다. 물 흐르는 소리를 듣고 단순히 ‘물소리’로만 인식하는 것이 아니라 물 흐르는 소리를 통해 자연의 아름다움과 청량함을 느끼게 되는 작용을 말합니다. 유엔환경계획(UNEP)은 지난해 2월 발표한 ‘프론티어 2022: 소음, 대형 화재와 불일치’ 보고서에서 현재 인류가 맞닥뜨린 환경 문제를 지적했습니다. 보고서에서 가장 먼저 지적한 것은 소리풍경입니다. 전 세계 많은 지역에서 기준치를 넘어선 소음이 지속적으로 발생해 인류의 일상과 보건 환경에 심각한 피해를 주고 있다는 것입니다. 그래서 도시계획을 세울 때 긍정적 소리풍경 형성을 최우선 순위로 둬야 한다고 조언했습니다. 이런 상황에서 독일, 에콰도르, 미국 공동 연구팀은 산림 관리에 있어서 소리풍경이 생물다양성을 측정하는 중요한 요소라고 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 10월 18일자에 실렸습니다. 지구온난화와 도시화로 인해 산림 건강도 위협받고 있습니다. 과학자들은 산림 생물다양성을 대규모로 감시하는 것이 보존을 위해 중요하다고 강조합니다. 문제는 비용도 많이 들고 소리를 내지 못하는 동물은 어떻게 모니터링할지 표준화된 측정 도구가 없다는 점입니다. 이에 연구팀은 자연 속 미세한 소리까지 식별할 수 있는 인공지능을 개발했습니다. 연구팀이 개발한 인공지능은 DNA를 통해 여러 생물학적 요소를 판단할 수 있는 ‘DNA 메타바코딩’ 방식으로 생물 빅데이터를 이용해 소리를 내지 못하는 동물이 만들어 내는 소리풍경을 추정할 수 있습니다. 그다음 에콰도르에 있는 버려진 농장부터 오래된 숲까지 다양한 산림에서 소리풍경을 녹음해 생물다양성을 평가했습니다. 분석 결과 기존 방식보다 훨씬 저렴하고 정확하고 폭넓게 산림 생물다양성을 판단할 수 있음을 확인했습니다. 연구를 이끈 요르크 뮐러 독일 뷔르츠부르크대 교수는 “이번 연구를 통해 생물 음향학과 인공지능 기술의 결합이 산림 생물다양성을 감시하는 데 유용한 도구라는 사실을 확인했다”고 말했습니다. 진화생물학자 데이비드 조지 해스컬 박사는 최근 ‘야생의 치유하는 소리’라는 책에서 생태계 파괴는 인공 음이 자연의 소리를 덮어 버리면서 시작됐다고 지적했습니다. 해스컬 박사의 책이나 이번 연구를 보면 지구 생태계에 인공적인 소리만 남고 자연의 소리가 사라질 때가 바로 ‘여섯 번째 대멸종’의 순간이 아닌가 하는 생각이 듭니다.

육상 동물 중 몸집이 가장 큰 축에 속하는 코끼리는 과일, 풀, 나뭇잎 등 식물을 하루 100~300㎏의 음식을 먹는 것으로 알려져 있다. 동물들은 매일 똑같은 음식을 먹는 것이 지겹지 않을까. 그런데 신기하게도 코끼리들도 매일 다른 저녁 식사를 한다는 재미있는 연구 결과가 나왔다. 미국 브라운대 생태·진화·유기체 생물학과, 브라운 환경과사회 연구소, 콜로라도 주립대 어업·수렵·보존 생물학과, 유타대 생물학과, 지리·지구물리학과, 케냐 나이로비 코끼리 보호 협회, 케냐 국립박물관 식물과 공동 연구팀은 케냐에 사는 코끼리들의 식습관을 분석한 결과 사람처럼 매일 저녁 다른 식사를 한다고 9일 밝혔다. 이번 연구 결과는 영국 왕립학회에서 발행하는 ‘왕립 학회 오픈 사이언스’ 7월 5일자에 실렸다. 코끼리는 야생에서 가까이 관찰하기 어렵고 위험하며 먼 거리를 이동하고 수풀이 우거진 곳에서 먹이를 찾기 때문에 코끼리가 정확히 무엇을 먹는지 맨눈으로 식별하기는 쉽지 않다. 연구팀은 코끼리 먹잇감에서 추출된 DNA 조각과 식물의 DNA 라이브러리를 비교해 시료의 구성을 식별할 수 있는 ‘DNA 메타바코딩’ 기술을 활용했다. 연구팀은 케냐 국립공원에 거주하는 코끼리들에게 두 그룹으로 나눠 식단을 분석했다. 앞서 연구들에 따르면 코끼리는 비가 오면 신선한 식물을 섭취하다가 건기에는 나뭇잎이나 나뭇가지를 먹는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 나이로비 코끼리 보호 협회가 수집한 코끼리 분변 시료들을 동위원소 분석과 DNA 메타바코딩 기술로 분석하고 추가로 GPS 추적 및 원격 감지 데이터를 결합해 분석했다. 그 결과 같은 날 함께 먹이를 먹은 구성원들 사이에서도 개체 간 식단 차이가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 큰 것으로 나타났다. 코끼리는 모두 같은 식물을 먹는 것처럼 보이지만 개별 코끼리의 선호도와 생리적 필요에 따라 식단이 다양해진다는 설명이다. 사람 여성이 임신했을 때 입덧하거나 먹고 싶은 것이 다양해지는 것처럼 암컷 코끼리도 임신하면 똑같은 현상을 보인다. 연구팀은 코끼리가 무리 지어 다니면서도 먹이 경쟁을 벌이지 않을 수 있는 이유가 각 개체마다 다른 먹잇감을 찾기 때문이라고 설명했다. 연구를 이끈 타일러 카츠니엘 브라운대 교수(분자생태학)는 “야생의 동물이 필요한 먹이를 충분히 얻지 못하면 생존은 가능하지만 번성하지 못할 수 있다는 점을 명심해야 한다”라며 “각 개체가 무엇을 먹는지 더 잘 이해함으로써 코끼리, 코뿔소, 들소 같은 종들이 멸종을 피하고 지속 가능한 방식으로 성장할 수 있도록 도울 수 있다”라고 설명했다.

곰팡이의 각종 정보를 손쉽게 알아낼 수 있는 신분증 역할을 할 ‘DNA 바코드’ 마커(표지)가 결정됐다. 병원균 진단과 동식물 검역에 도움이 될 전망이다. 26개국 100여명의 곰팡이 전문가가 참여한 곰팡이 바코딩 컨소시엄은 곰팡이 DNA 바코드 마커로 ‘리보솜 DNA ITS(Internal Transcribed Spacer)’를 결정했다고 16일 밝혔다. 지난해 4월 구성된 이 컨소시엄에는 우리나라 농촌진흥청의 홍승범·성기호 박사 등 2명이 참가했다. 컨소시엄은 6개의 후보 유전자를 선발해 142종, 742균주에 적용해 염기서열 분석 성공률을 검정한 뒤 리보솜 DNA ITS를 DNA 바코드로 최종 확정했다. DNA 바코드는 사람의 지문처럼 종의 종류를 구분하는 데 사용하는 DNA 염기서열 부위이다. 신분증과 같은 역할을 하는데, DNA 바코드를 통해 생물종의 이름·서식지·습성 등의 정보를 쉽게 알 수 있다. 홍승범 농촌진흥청 농업미생물팀 박사는 “DNA 바코드 정보가 모이면 유해 병원균 진단과 식물검역, 식물의학, 농산물품질관리, 식품 개발 등의 분야에서 획기적인 발전을 거둘 것”이라고 설명했다. 홍희경기자 saloo@seoul.co.kr