‘형설지공’ 반딧불이 어떻게 빛내는지 봤더니 [달콤한 사이언스]

해가 진 뒤, 반딧불이들이 빛의 물결을 만들며 움직이는 모습 중국 화중 농업대 제공

요즘은 지구 온난화로 5월이면 초여름 날씨를 보이지만 본격적인 여름의 초입은 6월이다. 6월 제주의 밤에는 독특한 풍경을 만날 수 있다. 바로 반딧불이의 화려한 군무다. 어두운 숲, 반딧불이의 모습을 보노라면 동화 속 환상 한가운데 있는 느낌을 받는다.

그런데, 반딧불이가 어떻게 발달하고 빛을 점멸하는지는 아직 명확히 알려지지 않았다.

중국 화중 농업대 식물과학부, 반딧불이 보존 연구 센터 공동 연구팀은 반딧불이의 빛 기관 발달과 진화를 담당하는 유전자와 단백질을 발견했다고 9일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 3월 6일 자에 실렸다.

반딧불이는 청정지역에서 살 정도로 환경에 민감한 곤충으로 국내에서는 장수하늘소와 함께 천연기념물로 지정됐다. 딱정벌레목 반딧불이과 곤충으로 개똥벌레로도 알려진 반딧불이는 ‘랜턴’(손전등)이라고 불리는 빛을 내는 기관을 갖고 있다. 이 발광 기관은 어린 반딧불이가 포식자를 물리치는 것을 돕고 성충이 돼서 구애할 때 의사소통을 할 수 있도록 돕는다. 특히 반딧불이 종마다 적절한 짝을 찾기 위해 독특한 점멸 패턴을 사용한다. 종마다 서로 다른 점멸 패턴을 갖는다는 말이다. 그렇지만, 이런 점멸 패턴이 어떻게 나타나는지는 여전히 명확하지 않다.

수생 반딧불이 ‘아퀴티카 레이’가 불빛을 내고 있는 모습. 반딧불이들은 종마다 독특한 빛의 점멸 패턴을 갖고 천적을 쫒거나 구애를 한다. 중국 화중 농업대 제공

연구팀은 수생 반딧불이 ‘아퀴티카 레이’(Aquatica leii)의 유전체를 분석했다. 그 결과, 호메오박스(homeobox) 유전자 계열이 성체 빛 기관 형성에도 중요하다는 사실을 밝혀냈다. 호메오박스는 생물의 기관과 몸의 형태를 만드는 데 중요한 역할을 하는 길이 180bp의 DNA 부분을 말한다. 이 유전자들에는 빛 기관이 복강 내 올바르게 위치하도록 돕고, 루시페라아제, 페록신 같은 빛을 생성하는 유전자 발현을 촉진한다.

연구팀은 이번 연구가 빛 기관의 발달과 생물 발광에 대한 유전적 통찰력을 밝힘으로써 반딧불이의 발광과 종별 발광 패턴 차이를 이해할 수 있게 돕는다고 설명했다.

유용하 과학전문기자