최근 미국의 캘리포니아대 수학과 티모시 루이스 교수는 바닷가재나 새우 같은 갑각류가 파도타기꼴로 헤엄을 친다는 사실을 알아냈습니다. 이 연구 결과는 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 발표했습니다. 허우적이는 줄 알았던 바닷가재의 헤엄 방법에 수학 원리가 있다니 신기하지요? 실험에 참여한 바닷가재를 인터뷰해 봤습니다.
지느러미나 물갈퀴가 없는데 물속에서 어떻게 이동하나요?
저와 같은 갑각류 친구들은 다리가 4~5쌍입니다. 이때 다리 1~2쌍은 헤엄을 칠 때 사람의 팔과 같은 역할을 하는데, 이를 ‘헤엄다리’라고 부릅니다. 저는 헤엄다리를 저으며 물속을 다닙니다. 하지만 몸이 무겁기 때문에 가벼운 새우보다 헤엄을 잘 치는 편은 아닙니다.
야구장에서나 볼법한 파도타기 응원 방법으로 헤엄을 친다는 연구 결과가 화제입니다. 어떻게 그 능력을 알게 되었나요?
헤엄다리가 꼬리 쪽으로 물을 밀어내면, 그 힘으로 제 몸은 앞으로 나아갑니다. 연구팀은 제가 헤엄다리를 1초에 몇 번 젓는지 측정했어요. 알고 보니 저의 헤엄다리는 1초에 최소 1번에서 많게는 10번 정도 움직이더라고요. 연구팀은 이를 ‘주기’라고 불렀습니다.
연구팀은 일정한 주기 동안에 저의 헤엄다리가 만든 힘이 어느 방향으로 이동하는지 관찰했습니다. 저도 곰곰이 생각해보니, 헤엄다리가 만든 파동을 마치 파도타기 응원을 하듯 머리로 전달하는 습성이 떠올랐어요. 그래서 몸이 무거워도 헤엄을 칠 수 있었나 봐요.
이 헤엄 기술은 수학적으로 설명할 수 있다고 하던데, 평소 수학에 관심이 있었나요?
연구팀은 저의 헤엄 기술이 얼마나 수학적인지 알아보기 위해 제 머리와 다리, 꼬리에 전기 회로를 연결하고, 헤엄칠 때마다 어떤 신경이 반응하는지 기록했습니다. 신경 회로를 분석해 컴퓨터에 입력하더니, 다들 저한테 똑똑한 녀석이라며 박수를 보내는 거예요.
저는 단지 빨리 가기 위해 양쪽 헤엄다리를 번갈아 저었을 뿐인데, 연구팀의 분석 결과 양쪽 다리를 동시에 젓는 것보다 30% 이상 효율적이라는 게 밝혀졌습니다. 또한 헤엄다리에서 만든 힘을 꼬리로 전달하는 것보다, 머리로 전달하는 것이 적게는 300%에서 많게는 550%까지 효율적이라고 하더라고요. 아무래도 전 수학적인 감각을 타고 났나 봐요(으쓱).
