'작은 동물들'의 학습



漁夫님이 이미 초파리와 선충에 관한 좋은 예를 들어주셨지만, 최근 학습과 지능에 관한 논의는 다세포 생물을 넘어 단세포 생물로까지 확장되고 있다. 특히 Slime mold의 일종인 Physarum polycephalum은 그야말로 놀라운 '지능'을 선보이고 있다. 단세포 생물들이 전반적으로 이렇게 놀라운 지능을 지닌것인지 아니면 P. polycephalum가 단세포 생물계의 아인슈타인급 생명체인지는 앞으로 더 두고보아야 할 일이지만 대체적으로 단세포 생물이라도 환경의 변화를 예측하고 단순한 기억과 학습을 할 수 있는 등 일정 수준의 지능을 가지고 있다고 보는것이 옳다는 쪽으로 기울어져 가고 있다.

사실 P. polycephalum은 일찍 배양에 성공한 단세포 생물 중 하나로, 세포의 움직임을 연구하는데 모델로 꽤 오랫동안 쓰여왔다. 2000년 이 녀석을 대상으로 한 미로찾기 실험에서, 연구자들은 먹이를 미로의 양 끝에 두고 움직임을 기록했는데, 이 단순한 생물체라도 두 먹이 사이의 최단 거리를 찾아 움직인다는 것을 확인했다.(1) 또한 2008년에는 P. polycephalum을 대상으로 기억에 관한 실험을 수행했는데, 플레이트 위에 놀며 돌아다니는 녀석을 춥고 마른 환경에 매 시간마다 10분 동안 노출시켰다. 이렇게 춥고 건조한 환경에 노출된 P. polycephalum는 움직임을 줄여 환경에 반응하는 모습을 보였다. 이렇게 세번을 노출시킨 다음 자극을 멈추었다. 하지만 이렇게 자극이 멈춘 후에도 매시간 자극이 주어지는 시간이 되면 자극이 없음에도 불구하고 움직임을 줄이고 다가올 자극에 대비하는 모습을 보였다. 즉 일정한 시간에 일정한 자극이 주어질 것이라는 것을 '기억'하고 '학습'한 것이다. 이후 자극이 사라지고 시간이 지나자 점차 이러한 학습효과는 줄어들어 사라지는 모습 역시 보여졌다. 그러므로 환경의 변화 때문에 영구적인 변화가 생겨 일어난 현상이 아니라는 이야기.(2, 3)

아직까지 어떻게 단세포 생물이 이렇게 복잡한 기능을 수행 할 수 있는지에 대한 확실한 설명은 나와있지 않지만, 이렇게 단세포 생물도 지능을 가지고 있다니, 우리가 인간과 같은 '고등한' 생물의 전유물로 생각했던 지능이라는 것이 의외로 단순한 것이 아닐까 하는 생각이 들기도 한다.


Reference:
1. Nakagaki T, Yamada H, Tóth A. Maze-solving by an amoeboid organism. Nature. 2000 Sep 28;407(6803):470
2. Saigusa T, Tero A, Nakagaki T, Kuramoto Y. Amoebae anticipate periodic events. Phys Rev Lett. 2008 Jan 11;100(1):018101.
3. Y. Pershin, S. La Fontaine. M. Di Ventra. Memristive model of amoeba’s learning. Nature Precedings : hdl:10101/npre.2008.2431.1 : Posted 22 Oct 2008