[사이언스카페] 노래 잘 하는 새가 문제도 잘 푼다

노래 잘 배우면 문제해결 능력도 뛰어나
몸집 비해 뇌 크기도 커 인지 능력 발달
새의 뇌 통해 인간의 언어능력 규명 가능

사이언스 표지에 실린 파랑어치. 찌르레기, 개똥지빠귀와 함께 음성 학습에서 선두를 달렸다. 이들만 다른 종의 노랫소리를 흉내 낼 수 있었다. 미 록펠러대 연구진은 새의 음성 학습 능력과 문제 해결 능력 사이에 상관관계가 있음을 입증했다./Science

똑똑한 사람들은 말주변이 좋다. 새도 마찬가지다. 새가 부르는 노랫소리가 다양할수록 먹이를 구하는 능력도 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 이에 따라 새의 뇌를 연구하면 인간의 언어능력에 관여하는 유전자를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

미국 록펠러대의 에릭 자비스(Erich Jarvis) 교수와 장-니콜라스 오데(Jean-Nicolas Audet) 박사후연구원은 16일 국제 학술지 ‘사이언스’에 “음성 학습능력이 뛰어난 새일수록 문제해결 능력이 높다는 사실을 실험을 통해 확인했다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 이날 사이언스 표지 논문으로 게재됐다.

실험을 마친 유럽찌르레기를 자연으로 되돌려 보내는 모습. 미 록펠러대 실험 결과 찌르레기와 어치, 개똥지빠귀가 음성 학습에서 선두를 달렸다. 이들만 다른 종의 노랫소리도 흉내 낼 수 있었다./미 록펠러대

◇찌르레기 등 3종만 다른 새 노래도 배워

유럽찌르레기는 노래 레퍼토리가 다양하기로 유명하다. 평생 노래를 배울 수 있고 낼 수 있는 소리도 다양하다. 유럽 찌르레기는 노래만큼 지능도 뛰어날까. 오데 박사는 “지능이 뛰어난 동물만이 복잡한 발성을 배울 수 있다는 가설이 있지만, 지금까지 누구도 입증하지 못했다”고 말했다.

어미나 동료가 내는 소리를 기억하고 학습할 수 있는 동물은 많지 않다. 포유류 중에서 인간과 코끼리, 고래, 바다표범, 박쥐 정도가 그런 음성 학습을 할 수 있다. 조류 중에는 참새 같은 명금(鳴琴)류와 앵무새, 벌새가 대표적이다.

연구진은 조류 214마리를 대상으로 음성 학습 능력과 인지 능력 사이의 상관관계를 조사했다. 이를 위해 3년간 뉴욕 허드슨 계곡에 있는 대학 현장 연구센터에서 야생 조류 21종을 포획했다. 이곳은 5㎢ 면적의 자연보호구역이어서 새들이 사람 손을 타지 않고 야생 그대로 살고 있다. 여기에 사육 조류 2종을 추가해 총 23종의 새를 조사했다.

우선 연구진은 새가 부르는 노래가 얼마나 다양한지. 평생 노래를 배우는지 아니면 특정 시기만 가능한지, 또 다른 종의 노랫소리도 모방할 수 있는지 등 세 가지 지표로 새의 음성 학습 능력을 평가했다. 예를 들어 댕기박새(학명 Baeolophus bicolor)는 평생 63가지 노랫소리를 배울 수 있는 반면, 갈색머리검은피리새(Molothrus ater)는 특정 시기에만 9가지만 배울 수 있었다. 실험 결과 찌르레기와 어치, 개똥지빠귀가 선두를 달렸다. 이들만 다른 종의 노랫소리까지 흉내 낼 수 있었다.

미 록펠러대 연구진은 새의 음성 학습 능력과 문제 해결 능력 사이에 상관관계가 있음을 입증했다. 위 사진의 댕기박새(Baeolophus bicolor)는 평생 63가지 노랫소리를 배울 수 있다. 이 새는 문제 해결 능력도 뛰어났다./미 록펠러대

◇노래 잘 할수록 머리 크고 퍼즐 잘 풀어

다음에는 음성 학습을 잘 하는 새가 다른 인지 능력도 뛰어난지 조사했다. 연구진은 새에게 유리병의 코르크 마개를 제거하고 그 안의 먹이를 먹는 방식으로 문제해결 능력을 조사했다. 포일을 뚫거나 막대기를 당겨 숨겨진 먹이를 찾는 실험도 했다.

자제력 시험은 새와 먹이 사이에 투명창을 두고, 머리를 창에 부딪히는 것을 멈추고 뒤로 돌아가는 데 걸리는 시간을 기록하는 방식으로 평가했다. 마지막으로 특정 색과 먹이를 연관 지어 새들이 얼마나 빨리 배우는지 학습 능력을 조사했다.

분석 결과 음성 학습과 문제해결 능력 사이에 상관관계가 큰 것으로 나타났다. 찌르레기와 어치, 개똥지빠귀는 음성 학습 능력이 가장 뛰어날 뿐만 아니라 퍼즐을 푸는 데도 가장 능숙했다. 다른 인지 능력 시험 결과는 음성 학습 능력과 별 연관성이 없었다.

연구진은 또 노랫소리를 잘 배우는 새일수록 몸집과 비교하면 뇌가 크다는 사실도 발견했다. 음성 학습과 문제해결 능력의 상관관계가 생물학적 근거가 있음을 암시하는 것이다.

미국 마이애미대에서 새소리를 연구한 윌리엄 시어시(William Searcy) 교수는 사이언스뉴스지 인터뷰에서 “이번 발견은 매우 설득력 있고 긍정적인 결과”라며 “음성 학습과 문제 해결 능력이 모두 뛰어나려면 뇌가 더 커야 한다는 사실도 밝혔다”고 말했다.

이는 인간의 언어능력과 관련된 유전자를 찾는 데 도움을 줄 수 있다. 자비스 교수는 “이번 연구 결과는 언어와 같은 복잡한 행동이 다른 복잡한 행동과 동시에 진화했다는 가설을 입증한 것”이라고 말했다. 연구진은 “앞으로 새의 뇌에서 음성 학습과 문제해결 능력 사이의 상관관계가 어떻게 생기는지 알아보겠다”고 밝혔다.

과학자들은 새의 뇌에서 음성 학습을 담당하는 영역은 잘 알고 있지만, 문제해결 능력은 어디서 비롯되는지 아직 명확하게 밝히지 못했다. 오뎃 박사는 “앞으로 문제해결과 음성 학습에 관련된 유전자를 발견할 가능성이 있다”며 “이 유전자는 인간에게도 적용될 것”이라고 말했다.

참고 자료

Science(2023), DOI: https://doi.org/10.1126/science.adh3428

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