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스파이더맨! 넌 끈적끈적한 거미줄을 뽑아내는 것 말고는 할 줄 아는 게 없지? 나의 무시무시한 능력을 보면 깜짝 놀랄걸? 으하하하, 이제 대세는 나 모기맨이다~!



 모기의 능력에 반한 모기맨

거미 능력을 흡수해서 영웅이 된 스파이더맨을 보고 나도 정말 정말 따라 하고 싶어진 거 있지! 그래서 무슨 생물이 좋을까 이리저리 알아봤는데, 놀랍게도 모기만큼 뛰어난 생물이 없더라고!


달리는 빗방울에 올라타기

비가 쏟아지는 날에도 모기는 자유롭게 피를 빨러 돌아다닌다. 그런데 생각해 보면 빗방울 하나는 모기보다 무려 50배 이상 무겁다. 게다가 하늘에서 초속 9m 속도로 떨어진다. 사람으로 치면 4t 트럭이 질주하는 고속도로를 겁 없이 돌아다니는 상황과 비슷하다. 어떻게 이런 일이 가능한 걸까? 모기는 하늘에서 떨어지는 빗방울에 저항하지 않고 자연스럽게 붙었다가 떨어지는 생존전략을 가지고 있다. 달려오는 트럭에 살포시 올라탔다가 내리는 것과 비슷하다. 이 때문에 빗방울의 어마어마한 운동에너지가 모기에게는 큰 충격을 주지 않는다.

 핏방울로 체온 조절하기

소중한 피를 빨아간 것만으로도 화가 나는데, ‘배가 터지도록’ 피를 빨아서 꽁무니에 핏방울이 빨갛게 맺혀 있는 모기를 보면 그렇게 얄미울 수가 없다. 그런데 모기가 꽁무니에 핏방울을 달고 다니는 이유가 체온을 조절하기 위한 행동이라고 한다. 사람의 피는 모기에게 너무 뜨겁기 때문에 빨면 모기 체온이 빠르게 올라가 몸이 마비될 수 있다. 이때 꽁무니로 피를 한두 방울 내뿜으면 체온을 낮출 수 있다.


 
왼쪽은 동물의 피를 빨고 있는 모기를 적외선 촬영한 사진이다. 고온의 혈액 때문에 체온이 올라간 모기가 꽁무니에 핏방울을 매달자(오른쪽 사진) 체온이 2~4℃ 가량 떨어진다.


‘어메이징’한 모기맨 능력, 소문나다

음하하하~! 이제 나의 놀라운 능력을 알았지? 벌써 소문을 듣고 저렇게 사람들이 몰려오는군. 역시 모기의 능력은 사람들이 흉내 낼 정도로 위대하다니깐. 이봐 의사 양반! 그렇게 아픈 주사기를 들고 다니니까 아이들이 싫어하지! 와서 좀 보고 배우라고!



미세무통주사는 모기가 최고!

피를 빠는 모기의 핵심 기술은 ‘안 아프게 침놓기’다. 동물의 피부에 침을 꽂을 때 조금이라도 통증이 느껴지면 그 자리에서 ‘즉사’할 가능성이 있기 때문이다. 모기에게는 목숨만큼 소중한 미세무통주사 기술을 최근 과학자들이 연구하고 있다.


 
모기는 주사 놓듯이 한 번에 침을 꽂지 않는다. 머리를 위 아래로 움직이며 여러 번에 걸쳐 피부에 조금씩 구멍을 뚫는다. 왼쪽 그림은 ‘미세전자제어’ 기술로 모기침을 흉내 낸 진동 주사기다. 스프링이 위 아래로 움직이며 미세 주사 바늘로 피를 뽑는다.


 

한 개로 보이는 모기 침은 사실 다발로 이뤄져 있다. ‘윗 입술’ 두 개는 칼처럼 날카롭게 피부에 구멍을 뚫는 용도로 쓴다. 톱처럼 생긴 ‘작은 턱’ 두 개는 피부와 닿는 면적이 작아 자극을 줄인다. 침 다발을 감싸고 있는 ‘아랫 입술’은 유연하게 휘어지면서 작은  힘으로도 쉽게 침이 들어갈 수 있도록 도와 준다.


 모기 침 끝의 두께는 불과 80μm(마이크로미터). 머리카락 두께와 비슷하다. 침은 부드러운 키틴질로 되어 있어 세포에 상처를 내지 않는다. 피를 빨아올리는 관의 안쪽 지름은 30μm. 미세무통주사를 만들려면 이 정도 두께로 관을 만들어야 한다.


목 안의 펌프 두 개로 피를 쭉쭉~!

모기는 피를 빨 때 사람처럼 목구멍에서 한 차례 ‘꿀꺽’ 삼키는 일이 없다. 피를 한 번 빨 때마다 목숨을 걸어야 하기 때문에 짧은 시간 안에
최대한 많이 삼켜야 한다. 모기는 목 안에 있는 두 개의 펌프를 이용해 멈추지 않고 피를 ‘쭉쭉’ 빨아올린다.


 피부에 침을 꽂은 모기는 먼저 목구멍 앞쪽에 있는 1번 펌프로 피를 ‘양껏’ 빨아올린다. 그런 다음 목구멍 뒤쪽에 있는 2번 펌프를 이용해 소화기관에 일정한 속도, 압력으로 피를 보낸다. 두 펌프가 번갈아 작동하면서 효율적으로 피를 이동시켜 짧은 시간에 배를 가득 채울 수 있다.


 
모기 펌프를 흉내 낸 ‘생체모방형 마이크로 펌프’를 개발 중이다. 혈액순환에 문제가 생겼을 때 마이크로 펌프를 이용하면 혈액을 원하는
위치로 빠르게 옮길 수 있다.



"생물체 중에 가장 우수한 흡혈 능력을 가진 모기를 흉내 내다 보면 최고의 마이크로 펌프를 개발해 낼 수 있을 겁니다."
이상준 (포항공과대학교 기계공학과 교수)



병 줄까 약 줄까?

난 사실 스파이더맨처럼 착한 영웅은 아냐. 흐흐. 나한테 하는 걸 봐서 좋은 능력을 가르쳐 줄 수도 있고…, 아니면 무시무시한 전염병을 가져다 줄 수도 있지…. 흐흐흐.


병균 옮기면서 병 안 걸리는 이유는?

모기는 피를 빨면서 동시에 말라리아, 상피병, 일본뇌염, 황열병, 뎅기열 같이 무서운 전염병을 옮기고 다닌다. 그런데 정작 모기 자신은 어떻게 무사한 걸까? 존스홉킨스대학교 말라리아연구소에서는 모기의 장내 세균에서 힌트를 얻었다. 피를 빨다가 말라리아 기생충이 몸 안에 들어오면 모기의 소화기관에 살고 있던 세균이 활성산소를 배출해 기생충을 죽인다.


 모기의 면역체계 연구해 말라리아 잡는다

장내 세균을 피해 모기의 혈액으로 들어온 말라리아 기생충은 2차 방어막에 부딪힌다. 바로 모기가 직접 만들어내는 말라리아 제거 단백질이다. 말라리아 기생충의 90%가 모기 몸 안에서 죽는다. 존스홉킨스대학교 말라리아연구소에서는 최근 얼룩날개모기의 특정 유전자가 말라리아 제거 단백질을 만들어내는 복잡한 과정을 상세히 밝혀냈다. 말라리아를 옮기는 모기를 연구해 오히려 백신 개발에 한 발 다가선 셈이다.
 
세계적으로 2억 2천만 명이 넘는 말라리아 감염환자가 있다. 말라리아에 감염되면 적혈구가 파괴되면서 몸 안의 장기가 제대로 활동하지 못하게 되고 심하면 죽을 수도 있다. 아프리카에서만도 매년 어린 아이 80만 명 이상이 말라리아로 죽어가고 있다.




특종
20년 동안 모기를 연구한 ‘모기의 달인’을 만나다!
사람들은 서울 강남구보건소 전염병관리팀의 장순식 팀장님을 ‘모기의 달인’이라고 불러요. 모기를 알아야 제대로 잡을 수 있다는 생각에 20년째 직접 모기를 기르며 연구하고 있거든요. 장 팀장님은 ‘값도 싸고 효과도 좋으면서 환경을 파괴하지 않는 모기약’이 없을까 오랜 시간 연구했어요. 외국 논문도 찾아보고, 직접 실험을 해서 정보를 모으기도 하면서 그동안 수 많은 모기약과 방제장비를 만들어 냈답니다.
장 팀장님은 우리가 쓰는 모기약이 대부분 화학 살충제라 건강에 좋지 않다고 설명했어요. 특히 밤에 잘 때 창문을 꼭 닫고 전자모기향을 켜는 친구들이 있는데, 그러면 모기만 죽는게 아니라 내 몸도 해친다고 해요. 모기 때문에 잠을 설치는데 그럼 어떻게 하냐고요? 친환경 살충제를 쓰면 돼요. 라벤더나 난타나, 야래향, 클로에, 구문초 같은 식물을 키우면 집 안에 모기가 사라진다고 해요. 특히 어독초나 은행잎은 구하기도 쉽고 효과가 뛰어난 식물이라고 하네요. 집 안 구석에 놓으면 모기뿐만 아니라 바퀴벌레 등 다른 해충들도 모두 도망간다고 해요.
사람에게 해를 입히거나 환경을 파괴하지 않는 건 물론이고요. ‘어린이과학동아’ 친구들도 올 가을에는 길에 떨어진 은행잎을 모아 보는 게 어떨까요?


 장 팀장님이 직접 개발한 ‘훈연소독기’예요. 은행잎을 넣고 태워서 나오는 연기로 모기를 잡는 장비랍니다. 이런 반짝이는 아이디어들로
서울시에서 희망서울창의상도 받으셨어요. 


 은행잎에는 프라보노이드, 터페노이드  같은 살충 성분이 20여 가지나 들어있어 살충 효과가 커요. 플라스틱 통에 들어 있는 건 은행잎을
갈아서 가루로 만든 뒤 압축해 만든 알약이에요. 정화조에 몇 알 넣어놓으면 모기가 거의 전멸한다고 하네요.