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[IT뉴스]몸에서 떨어져도 스스로 파고들며 독 주입하는 꿀벌 침의 비밀

온카뱅크관리자

2026-10-13 05:07:24

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 <img alt="인공 피부를 모사한 젤에 독액을 주입하는 꿀벌 침의 측면 모습을 초당 300프레임으로 촬영한 고속 영상(기사에서는 원본 영상을 2배속으로 재생). 미세 핀셋으로 분리된 침을 일부 삽입하자 침 속에 있는 한 쌍의 '랜싯'이 앞뒤로 왕복운동하면서 스스로 모형 피부 깊숙이 파고든다. 실험에 사용한 인공 피부는 독액을 흡수하거나 안쪽으로 빨아들이지 못하기 때문에 주입된 독액이 표면으로 밀려 올라왔다. Ramirez-Esquivel et al.(2026)/PNAS 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/13/dongascience/20261013050143409ezcg.gif" data-org-width="400" dmcf-mid="G00WDZgRLF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/13/dongascience/20261013050143409ezcg.gif" width="400">
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 인공 피부를 모사한 젤에 독액을 주입하는 꿀벌 침의 측면 모습을 초당 300프레임으로 촬영한 고속 영상(기사에서는 원본 영상을 2배속으로 재생). 미세 핀셋으로 분리된 침을 일부 삽입하자 침 속에 있는 한 쌍의 '랜싯'이 앞뒤로 왕복운동하면서 스스로 모형 피부 깊숙이 파고든다. 실험에 사용한 인공 피부는 독액을 흡수하거나 안쪽으로 빨아들이지 못하기 때문에 주입된 독액이 표면으로 밀려 올라왔다. Ramirez-Esquivel et al.(2026)/PNAS 제공
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 꿀벌 일벌은 독침을 쏜 뒤 날아가면서 독침과 독침에 달린 일부 신체를 스스로 떼낸다. 남겨진 독침이 스스로 피부를 깊숙이 파고들어 독을 주입하는 기계적 작동 원리가 자세히 규명됐다.
 피오렐라 라미레스-에스키벨 호주 매쿼리대 박사후연구원 연구팀은 꿀벌의 독침이 몸에서 떨어져 나온 뒤에도 독을 계속 주입하는 원리를 고속 촬영과 3차원 모형을 활용해 규명하고 연구결과를 12일(현지시간) 국제학술지 '미국 국립과학원회보(PNAS)'에 발표했다.
 꿀벌 일벌은 사람이나 동물을 쏜 뒤 날아가면서 침과 독주머니, 근육과 신경조직 일부를 스스로 몸에서 분리하는 '자절(autotomy)'을 수행한다. 남겨진 침은 벌의 몸과 연결되지 않은 상태에서도 피부를 더 깊이 파고들며 독을 주입한다.
 꿀벌 침 내부의 밸브 구조는 1910년대부터 알려져 있었지만 이 구조가 실제로 어떻게 압력을 만들어 독을 주입하는지는 명확하게 밝혀진 바 없다.
 연구팀은 꿀벌 침의 작동 원리를 자세히 파악하기 위해 꿀벌이 사람 피부와 유사한 투명 젤을 쏘도록 하고 초당 300프레임의 고속카메라로 약 2㎜ 크기 침 내부의 움직임을 관찰했다.
 그 결과 침 내부에는 톱날처럼 앞뒤로 왕복운동하는 두 개의 뾰족한 구조물인 '랜싯(lancet)'이 있으며, 랜싯이 피부를 파고드는 동시에 내부의 독을 밀어내는 이중 피스톤 펌프로 작동한다는 사실이 확인됐다.
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 <img alt="인공 피부를 모사한 젤에 독액을 주입하는 꿀벌 침의 측면 모습을 초당 100프레임으로 촬영한 고속 영상(기사에서는 원본 영상을 2배속으로 재생). 랜싯에 붙어 있는 밸브 구조물이 펌프질하는 모습을 확인할 수 있다. 랜싯의 밸브가 변형되는 모습도 보이며 아래로 움직일 때는 부풀어 오르고 위로 움직일 때는 다시 오므라든다. Ramirez-Esquivel et al.(2026)/PNAS 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/13/dongascience/20261013050145081sima.gif" data-org-width="400" dmcf-mid="Hm7XsFAiMt" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/13/dongascience/20261013050145081sima.gif" width="400">
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 인공 피부를 모사한 젤에 독액을 주입하는 꿀벌 침의 측면 모습을 초당 100프레임으로 촬영한 고속 영상(기사에서는 원본 영상을 2배속으로 재생). 랜싯에 붙어 있는 밸브 구조물이 펌프질하는 모습을 확인할 수 있다. 랜싯의 밸브가 변형되는 모습도 보이며 아래로 움직일 때는 부풀어 오르고 위로 움직일 때는 다시 오므라든다. Ramirez-Esquivel et al.(2026)/PNAS 제공
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 각각의 랜싯에는 독을 밀어내는 밸브 형태의 구조물이 붙어 있다. 아래로 움직일 때는 낙하산처럼 부풀어 독주머니와 연결된 펌프 공간을 밀폐하고 압력을 높여 독을 주입하고, 위로 움직일 때는 접히면서 저항을 줄이며 독이 다시 채워지는 원리다.
 특히 두 밸브 구조가 서로 반대 방향으로 움직이다가 중앙에서 마주치면 모양을 바꿔 서로를 통과하기 때문에 좁은 공간에서도 독을 지속적으로 주입할 수 있다.
 연구팀은 마이크로 컴퓨터단층촬영(CT)으로 침의 내부 구조를 분석하고 이를 확대해 3차원 프린터로 제작한 작동 모형에서도 핵심적인 펌프 작동 과정을 검증했다.
 이번 연구는 벌의 몸에서 분리된 침이 근육·신경과 두 개의 변형 가능한 피스톤을 이용하는 '초소형 자율 펌프'라는 점을 기계적으로 설명한 성과다. 라미레스-에스키벨 연구원은 "벌에 쏘여본 적이 있다면 얼마나 아픈지 알 것"이라며 "이제 작은 침 안에 빽빽하게 들어 있는 각각의 작동 부품을 확인할 수 있게 됐다"고 말했다. 
 연구팀은 "꿀벌 침의 설계 원리가 대형 구동장치 없이 좁은 공간에서 액체를 안정적으로 이송하는 마이크로펌프 설계에 영감을 줄 것"이라며 "향후 침습을 최소화한 의료기기와 미세유체 기술 개발에 응용될 가능성이 있다"고 밝혔다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1073/pnas.2603916123
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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