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케임브리지 대학교의 곤충생리학자인 빈센트 브라이언 위글스워스는
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흡혈 침노린재인 로드니우스를 대상으로 번데기를 겪지 않는 곤충의 변태를 연구했는데
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그 방법이라는 것이 피를 양껏 먹인 침노린재의 머리를 잘라 다른 노린재와 합체시키는 방식이었다

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위의 사진은 이미 성체가 된 노린재의 몸에 애벌레 네 마리를 이어붙여
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더 이상 탈피하지 않아야 할 성충이 애벌레들의 호르몬 때문에 탈피하고 만 상태이다

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하버드 대학교의 캐롤 밀턴 윌리엄스 박사는 곤충의 변태에 대해 연구하고 있었는데
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곤충이 언제 어째서 변태하는지 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 하였다

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X선으로 번데기의 뇌를 제거하고 인간지네마냥 봉합하여 붙였다
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실험에 사용된 세크로피아 나방은 북미 최대의 나방이라 생명력이 질기고 나방이 된 후에는 별도로 먹이를 먹지 않기 때문에 조심스럽게 뇌를 제거해도 살아있을 수 있다


이 경우 위의 짤처럼 번데기 상태로 남아있을 뿐 별 변화가 없었지만

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다른 번데기에서 뇌를 이식하자 번데기지네는 위의 짤처럼 모두 나방으로 우화하였다


즉 나방이 번데기에서 우화하는데는 뇌가 필요하다는 사실을 알게 되었다

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또 다른 실험으로 이번엔 애벌레가 왜 번데기가 되는지를 연구했다


윌리엄스 박사가 머리와 가슴 부분을 실로 묶었더니 성장하던 애벌레는 번데기가 되지 않고 애벌레로 남아있게 되었다


묶인 머리가 죽어서 떨어져 나갔음에도, 가슴 부분만 살아있으면 애벌레는 번데기로 변하고 가슴부분과 떨어진 배는 계속 애벌레 상태였다


즉 나방이 번데기가 되는건 가슴부분의 호르몬 때문이란 사실을 알아냈다

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또 다른 실험으로 반으로 가른 번데기의 하반신에 상반신의 뇌와 신경을 붙여두었더니


번데기는 어른 나방의 배로 성숙했고, 이 배는 페로몬을 내뿜을 뿐만 아니라 수컷 나방과 교미하여 알을 낳기도 하였다

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또 다른 실험


머리를 자른 나방을 번데기와 용접하였다


본래 이 나방은 입이 퇴화하여 1주일이면 죽어버리지만, 번데기와 용접한 상태에선 10주 가량을 생존했다
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즉, 입이 퇴화한 곤충이 금방 죽는것은 원래 수명이 짧아서가 아니라 굶주려서 아사하는것이다


또한 연결된 번데기는 탈피를 하였으나 번데기에서 번데기로 탈피하는 기묘한 모습을 보였다

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또 다른 실험으로 번데기 둘 중 하나의 신경을 적출한 후 멀쩡한 번데기와 합체시켜서 하나로 만들었는데


두 번데기는 혈액을 공유하여 온전히 성숙해 한 마리의 샴쌍둥이 나방으로 우화했다

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머리 부분이 용접된 번데기와 나방


번데기는 번데기에서 탈피해 또 번데기가 됨

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그러나 복부 부분과 용접했을 경우, 번데기는 정상적인 성충으로 변태한다


호르몬은 성체 나방의 생식소를 성숙시키는 역할 또한 하고 있기 때문이다

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그리고 가장 유명할 죽음으로의 날갯짓 실험
윌리엄스 박사는 번데기를 절반으로 잘라


번데기가 상처를 입었을 경우 어떤 식으로 변태에 영향을 끼치는지를 조사했다


비교를 위해 그는 똑같은 연령의 번데기 4마리를 사용했다

①은 완전한 번데기이다

②는 반으로 잘라, 각각의 단면에 플라스틱을 씌웠다

③은 잘라낸 번데기의 앞뒤를 플라스틱 관으로 연결한 것이다

④는 앞뒤를 연결했으나, 관 안에는 움직일 수 있는 구슬을 넣어 양자 사이에 조직이 이행하지 않도록 했다

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1개월 후 실험은 끝났다


①는 평범하게 변태하여 나방이 되었다

②는 앞부분만 변태하고, 뒷부분은 그대로였다

③은 상처가 회복되고, 호르몬이 흐르도록 관 속에 조직이 연결되어 앞부분도 뒷부분도 변태를 일으켰다

④는 움직이는 구슬이 조직의 발달을 방해하여 변태가 일어나지 않았다


이러한 실험 결과에서 윌리엄스 박사는 번데기의 상처는 변태하기 전에 회복되었음이 분명하다는 결론을 내렸다

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실험의 하이라이트 죽음의 비행


앞부분, 뒷부분 모두 변태한 ③의 번데기는 나방이 되어 날개를 펼치고 날아오르려 했다


하지만 플라스틱 관 안에 발달한 약한 조직은 금방 끊어졌고, 나방은 땅에 떨어져 죽었다

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번데기 우화의 내부 구조

번데기 안에서 애벌레가 완전히 녹는다고 아는 사람들이 많은데

번데기 내부를 촬영한 연구결과에 따르면 완전히 녹는건 아니라고 한다

호흡기관과 소화기관을 비롯한 기본적인 생명 유지 기관들은 번데기 상태에서도 유지된다
출처: 싱글벙글 지구촌 갤러리 [원본 보기]