개미가 자신의 몸보다 훨씬 큰 먹이를 들고 운반하는 것을 본 경험이 있을 것이다. 개미는 어떻게 이처럼 강력한 힘을 발휘할 수 있는 걸까. 인간에 비해 한없이 작고 연약한 곤충이지만 자신의 몸 크기와 체중에 비례해서는 상당한 힘을 가지고 있다.
최근 과학자들이 개미의 목 부위를 생물역학적으로 접근해 그 힘의 비밀을 밝혀냈다.
미국 오하이오대학교 연구팀이 개미가 무거운 짐을 들 수 있는 원리를 밝히기 위해 실험실 테스트 및 컴퓨터 모델링을 이용한 연구를 진행했다.
개미의 체내 및 체외의 해부학적 구조를 3D 모델로 제작한 연구팀은 미국 앨러게니 언덕 개미의 신체 구조를 설계했고, 개미의 신체적 특징과 기능의 연관성을 밝혀냈다.
카를로스 카스트로 연구원은 “개미는 구기(절지동물의 입 부위)로 물체를 들어 올린 후, 목 관절에서 흉부로 물체를 옮긴다”며 “이때 6개의 다리와 부절(발목마디)에 힘이 분산되면서 무게를 지탱한다”고 설명했다.
또 “선행연구에서는 개미 발의 접착 메커니즘 연구를 통해 개미의 힘을 밝혀내려고 했다”며 “하지만 개미의 구조와 기능 등의 연관성에 대해서는 연구된 바 없다”고 말했다.
연구팀은 그들이 만든 3D 모델을 이용해 시뮬레이션을 실시했다. 그 결과, 개미의 목 관절은 개미 몸무게의 5000배에 달하는 무게까지도 견디는 것으로 나타났다.
연구팀에 따르면 개미의 목 관절 구조는 머리를 좌우로 틀지 않고 일직선으로 똑바로 두고 있을 때 가장 큰 힘을 발휘한다.
비에니 응우옌 연구원은 “목 관절은 복잡하고 통합적인 역학 시스템”이라며 “구조와 기능의 연관성을 이해하려는 노력은 외골격 메커니즘을 최적화하는 설계를 구상하는데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.
또 “미래에 인간에게 도움이 되는 초경량 로봇을 만드는데 이번 연구가 기여하는 바가 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였다.
이번 연구는 ‘생물역학저널(journal Biomechanics)’에 발표됐고, 미국 과학뉴스 사이언스 월드 리포트가 보도했다.
