진화생물학, 화학신호의 몇가지 장점

화학신호의 몇가지 장점

이들은 깜깜한 곳과 장애물이 있는 곳에서도 전파된다. 그뿐만 아니라 에너지효율이 커서 간단한 화합물인 경우에서조차 1㎍ 이하로도 몇 시간 또는 여러 날 신호를 지속할 수 있다. 페로몬은 생합성 하기에 에너지 소모가 적었지만 그것을 방출하기 위해서는 단지 샘 저장소 gland reservoir를 열거나 선 상피 표면을 뒤집기만 하면 된다. 페로몬은 동물이 사용하는 신호 중에 전파범위가 가장 클 수 있는 잠재력이 있다. 즉 한쪽으로는 접촉에 의한 화학수용이 나 수 밀리미터 또는 그 이내 거리에서 전달할 수 있어 미생물들의 의사소통에 이상적이면서 다른 한쪽으로는 생합성과 수용 상의 어떤 급격한 변화를 수반하지 않고도 수 km 거리에까지 활성화될 수 있다. 그뿐만 아니라 그 수명도 길어서 동물계의 경우에는 새 둥지에서 볼 수 있는 구조적 신호만이 이에 맞먹을 상대가 될 수 있다. 다시 호적등재 scent posts나 냄새길 표시 odor trail 수준으로 내려가면 이들은 그 후 미래에까지 이상할 정도의 힘을 발휘하여 이 신호를 만들어낸 동물조차도 그 후에 다시 돌아와 이 신호를 다시 쓸 수 있을 정도이다. 화학적 의사소통의 두드러진 단점은 전파와 소실의 속도가 느리다는 것이다. 페로몬은 기류를 따라 퍼지고 운반되어야 하므로 동물이 페로몬의 메시지를 멀리까지 재빠르게 전달할 수도 없고 다른 메시지로 갑자기 바꿀 수도 없다. 어쨌든 쥐는 상위 쥐의 냄새와 하위 쥐의 냄새를 구별할 수는 있으나 (Kramer et al. 1969) 보통 시청각적인 의사소통에서 보듯이 공격성이나 상태상의 급격한 변화를 그렇게 쉽게 할 수가 없다. 더욱이 화학적 방출에 있어서는 빈도와 강도 조정으로 정보를 전달하는 것으로 알려진 예는 한 건도 없다. 그러나 동물들은 이러한 단점을 또 다른 전략, 즉 原이나 기타 주요 생합 성장소의 수를 증가시켜 각기 다른 의미를 나타내는 페로몬들이 서로 독립적으로 방출되도록 함으로써 제거하였다. 후각이 발달한 포유류들은 대개 이런 한 신호원을 많이 갖고 있다. 예를 들면 검정 꼬리 사슴인 Odocoileus hemi onus는 적어도 7개 장소에서 페로몬을 준비하는데 바로 똥, 오줌, 板源 tarsal glands, 後險板腺 metatarsal glands, 前眼窩腺 preorbital glands, 前原 forehead gland 그리고 指間原 interdigital_glands이다. 실험적인 분석에 의하면 이들 각각에서는 서로 다른 역할을 하는 물질들이 나온다. (Müller-Schwarze, 1971). 기타 포유류에서는 이 밖에 다른 장소에 페로몬선 을 갖는데 바로 양옆구리, 턱, 會陰部, 有代類 암컷의 주머니 등이다. 더 한 층 나아가 사회성 곤충들은 이러한 정보 보강방법을 더욱 신장시켰다. 즉, 대 개의 진화된 사회성 벌류에서 일벌들과 여왕벌들은 외분비선 exocine glands 을 고도로 발달시킨 것이다(그림 10-4). 공중으로 전파되는 페로몬 분자의 크기는 보통 어떤 물리적 규칙에 일치하 는 방향으로 만들어질 것 같은 생각이 든다(Wilson and Bossert, 1963). 그 래서 이들의 탄소수는 대개 5-20 사이이고 분자량은 80-300 사이에 들 것 같다. 이러한 선험적 주장의 근거는 실질적으로 다음과 같은 데 있다. 즉 이 러한 수직의 하한 밑으로는 비교적 소수의 분자 종류만이 즉시 만들어 질 수 있고 선조직에 저장될 수 있다. 그러나 그 이상으로 올라가면 분자의 다양성 이 급격히 증가하는데 이에 대응해서 적어도 어떤 곤충에서는 일련의 어떤 상동성인 화합물들에 대해 후각 능률을 급격히 상승시키는 결과가 나타난다. 그러나 상한계에 가까워지면 분자의 다양성은 천문학적으로 늘어나고 분자의 크기가 더 이상 커져도 그 이상의 이점이 나타나지 않는다. 자극능률의 존재 가 밝혀질 경우 이 자극능률이 근본적으로 증가한다는 것에 대해서도 마찬가 지로 적용될 것이다. 그렇지만 큰 분자들을 만들고 운반하는 데는 에너지가 더 많이 들고 휘발성도 약하다. 그러나 분자량의 크기가 약간 달라지는 데서 나오는 확산계수의 차이는 우리가 직관적으로 기대하는 바와는 달리 활성공 간의 성질을 크게 바꾸지 않는다. 이에 한걸음 나아가 Wilson과 Bossert는 일반적으로 고도의 특이성과 자극능률을 요하는 성페로몬의 분자의 크기는 예를 들어 경고물질 같은 대개의 기타 페로몬의 경우보다 크다고 예언한 바 있다. 곤충계에서 실험적으로 입증된 사실에 의하면 대개의 性 유인물질은 그 분자량이 200-300 사이이고 경고물질은 대개 100-200 사이에 든다. 이러 한 주장의 근거에 대해서는 기타 예외적인 사항과 더불어 Wilson(19686)에 의해 논의된 바 있다. 청각 의사소통 소리신호는 페로몬과 마찬가지로 어떤 장에물도 옆으로 비켜 돌아갈 뿐 아니라 어떤 기후조건에도 주야에 상관없이 전파될 수 있다. 이 소리신호는 에 너지 효율상 전파에 큰 힘이 들지 않는 페로몬과 보통 몸 전체를 폭 넓게 움직여야하는 시각과시의 중간에 해당한다. 소리신호는 여러 가지 실제적 조 건에서 전파능력상 페로몬과 빛을 능가하는 큰 잠재력을 갖고 있다. F. Darling(1938)에 의하면 갈매기와 기타 군서성 海鳥들의 울음소리는 200미 터까지 떨어져 있는 다른 번식군집 새들에게 들린다. 이러한 전파거리는 여 러 가지 서식처에 살고 있는 많은 명금류 새들과 우는 곤충의 경우에 거의 해당한다. 콜롬부스 원숭이와 꽥꽥 원숭이 수컷들의 울부짖는 소리는 이것을 들으려는 사람이 1km 떨어져 있어도 들린다. 이 점에서는 새 중에, 아니 전 육지동물 가운데 군집을 이뤄 번식하는 뇌조 tetraonidae의 떼가 으뜸일 것 이다. 이 새의 수컷 울음소리는 과시장 display ground을 둘러싼 공간에 1km 이상에 걸쳐 도달된다.