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우리는 지렁이와 같은 무척추 동물이 앞으로 이동하는 모습을 나타낼 때, 종종 S자 물결을 떠올린다. 실제로 많은 과학자들은 그동안 지렁이가 온몸으로 하나의 물결을 만들면서 움직인다고만 생각해왔다. 그런데 최근 지렁이의 움직임이 기존의 생각과는 다를 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

미국 하버드대 파올로 파올레티 교수와 그의 동료 마하드반 교수는 지렁이의 움직임을 설명하는 새로운 수학 모델을 고안해냈다. 이 모델은 기존의 ‘중앙 패턴 발생기(CPG)’ 모델로는 설명할 수 없었던 부분까지도 설명이 가능해 과학자들의 주목을 받고 있다.

중앙 패턴 발생기 모델은 이전까지 가장 널리 받아들여져 온 이론으로, 지렁이의 몸에 수축과 이완을 반복하면서 하나의 물결을 만드는 중추가 있다고 가정한 모델이다. 하지만 이 모델로는 지렁이가 복부의 신경 다발이 잘려나가도 계속 움직일 수 있다는 사실을 설명할 수가 없었다.

파올레티 교수팀은 지렁이가 전진하는 데 있어 부분적인 신체의 특성과 마찰면에 반응하는 신경들의 역할이 예상보다 훨씬 클 것이라는 가설을 세웠다. 그리고 이 가설을 바탕으로 지렁이의 몸이 수많은 부분들의 상호작용으로 움직인다고 설명하는 수학 모델을 개발했다.

그 후, 연구팀은 수학 모델을 토대로 만든 시뮬레이션에서 나타나는 지렁이의 움직임과 실제 지렁이의 움직임을 비교하여 모델의 정확도를 입증했다. 다양한 질량의 가상 지렁이를 만들어, 여러 가지 서로 다른 조건에서 실제 지렁이처럼 움직이는지 확인한 것이다.

연구팀은 이 모델을 로봇공학에도 활용될 수 있을 것으로 보고 있다. 파올레티 교수는 “우리는 부드러운 몸체가 스스로 움직일 수 있도록 하는 메커니즘을 제안한 셈”이라며, “새 모델은 정교한 공간에 들어가거나 복잡한 지형을 잘 통과하는 로봇을 만드는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.