비즈니스 기회
개미 군집이 집단 행동을 조절하는 방법
사회적 전염(위)과 역사회적 전염(아래)의 개념 그림. (맨 위) 비활성 개미는 먹이 찾기 작업에 종사하는 개미와 상호 작용합니다 : 사회적 전염 (예 : 적극적인 모집으로 인한)을 통해 먹이를 찾기 시작합니다. (아래) 먹이 찾기에 종사하는 두 마리의 개미는 상호 작용합니다 : 역 사회 전염 (예 : 입체 배제로 인한)을 통해 그 중 한 마리가 활동을 중단하여 비활동이 됩니다. 사진 제공: Isabella Muratore, PNAS Nexus(2024). DOI: 10.1093/pnasnexus/pgae246
인간에서 개미에 이르기까지 사회적 동물의 세계에서, 사회적 전염으로 알려진 집단을 통한 행동의 확산은 잘 문서화된 현상입니다.
사회적 모방과 압력에 의해 주도되는 이 과정은 개인이 동료들에게서 관찰되는 행동을 채택하게 하고, 종종 동시다발적인 집단행동으로 이어집니다.
사회적 전염은 고도로 통합된 사회에서 양날의 검이다. 응집력과 집단적 효율성을 촉진하는 반면, 통제되지 않은 전염은 집단 공황과 같은 해로운 집단 행동으로 이어질 수 있습니다. 따라서 자연은 그러한 행동을 억제하기 위해 규제 메커니즘을 진화시켜 왔습니다.
그러한 메커니즘 중 하나는 역사회적 전염이다. 역사회적 전염의 경우, 어떤 행동에 관여하는 개인들 간의 상호작용이 증가하면 그 행동에 관여하기보다는 중단할 가능성이 높아집니다.
미국 국립과학원회보(PNAS Nexus)에 발표된 논문에서 마우리치오 포르피리(Maurizio Porfiri) NYU 탄돈 연구소(NYU Tandon Institute) 생물의학 공학, 기계 및 항공우주 공학, 토목 및 도시 공학 교수 겸 도시 과학 및 진보 센터(CUSP) 소장이 이끄는 연구진은 고도로 통합된 개미의 에너지 효과를 이해하기 위해 수확개미(Pogonomyrmex californicus) 군체에서 나타나는 이 독특한 현상을 설명합니다.
"개미 군집은 군체가 성장함에 따라 개체당 에너지 소비를 줄이며, 이는 거의 100년 전에 Kleiber가 발견한 새와 포유류의 신진대사 비용의 크기 의존적 확장과 유사합니다. 현재까지 이러한 집단적 반응이 어떻게 나타나는지에 대한 설득력 있는 설명이 부족한 실정입니다."
여러 군체의 추적된 비디오 녹화를 활용하여, 그들은 개별 개미가 군체의 크기에 비례하여 활동수준을 증가시키지 않는다는 것을 발견했습니다. 이것은 흥미로운 발견이었는데, 더 큰 군체는 구성원들 간의 더 많은 상호 작용과 행동을 강화할 수 있는 더 많은 기회를 의미하기 때문입니다.
이 행동을 해독하기 위해 나폴리 대학의 피에트로 드 렐리스(Pietro De Lellis), 버지니아 공대(Virginia Tech)의 에이그디 아웅(Eighdi Aung)과 (탄돈 졸업생) 니콜 아바이드(Nicole Abaid), 프로비던스 대학의 제인 S. 워터스(Jane S. Waters), 뉴저지 공과대학(New Jersey Institute of Technology)의 산티아고 메네세스(Santiago Meneses)와 사이먼 가르니에(Simon Garnier)가 포함된 연구팀은 인간 정착지를 연구하는 데 일반적으로 사용되는 스케일링 이론을 적용했습니다.
그들은 군집 규모를 상호작용 네트워크 및 활동 수준과 연결하는 관계를 도출하여 역사회적 전염이 작용하고 있다는 가설을 세웠습니다. 그들의 가설은 개미 활동과 신진대사 사이의 잠재적인 연관성을 밝혀낸 호흡 측정 데이터에 의해 뒷받침되었습니다.
당신이 개미인데 동료 일꾼 중 한 명이 먹이를 찾아 헤매는 것을 보았다고 상상해 보십시오. 사회적 전염병의 지배를 받는다면 게으르지 않기 위해 먹이를 찾기 시작할 수도 있습니다. 그러나 개미 한 마리가 먹이를 효율적으로 모을 수 있다면 먹이를 찾는 데 소비하는 에너지는 그만한 가치가 없을 수 있습니다.
이 경우, 역사회적 전염은 나중에 다른 일을 위해 에너지가 필요하기 때문에 동료가 일을 하도록 내버려 두는 동안 발을 걷어차고 긴장을 풀라고 말합니다. 이런 식으로 사회적 전염을 억제하는 것은 식민지를 더 효율적으로 만듭니다.
이 연구는 곤충 군집과 인간 도시 사이에 흥미로운 유사점을 그립니다. 두 시스템 모두에서 사회적 상호 작용은 에너지 소비에 영향을 미치지만 반대 방향입니다.
곤충 군집은 저체적 스케일링(hypometric scaling)을 나타내며, 활동 수준은 군체 크기에 비례하여 증가하지 않습니다. 이와는 대조적으로, 인간 도시는 에너지 소비가 인구 규모보다 더 빠르게 증가하는 하이퍼메트릭 스케일링(hypermetric scaling)을 보인다.
"인간의 행동은 종종 개인적 이익에 의해 주도된다"고 NJIT의 생물 과학 부교수이자 논문의 수석 저자인 Simon Garnier는 말합니다. "반면에 개미는 자신의 필요보다 군체의 필요를 우선시하는 경향이 있습니다. 이것은 인간과 사회적 곤충 사회의 조직 사이의 차이점을 이해하는 데 큰 영향을 미칩니다."
인간과 달리 개미는 개미가 아닌 군체로서 에너지를 관리하며 어떻게든 협력적인 반응을 보입니다. 이 연구는 개미가 전반적인 활동과 에너지 사용을 조절하기 위해 역사회적 전염을 사용한다는 것을 보여줍니다.
본질적으로, 많은 개미들이 한 가지 일로 바쁠 때, 어떤 개미들은 전체 개미들이 과로하는 것을 막기 위해 멈출 것입니다. 이 행동은 다른 생물학적 시스템에서 볼 수 있는 스케일링 법칙 및 대사 패턴과 일치합니다.
간단히 말해서, 개미 군집은 모든 개미의 행동이 자신의 이익뿐만 아니라 군체의 이익을 위해 조정되는 하나의 큰 유기체라고 생각하십시오. 앞으로의 연구는 이 개미들이 어떻게 그들의 에너지를 그토록 효율적으로 소통하고 관리하는지 조사할 것입니다.
이 연구는 개미 군집의 조절 메커니즘을 밝힐 뿐만 아니라 종 전반에 걸친 사회적 규제의 광범위한 원칙에 대한 통찰력을 제공합니다. 이러한 유사점을 계속 탐구하면서 자연계와 인간이 만든 시스템을 지배하는 근본적인 역학에 대해 더 많이 밝혀낼 수 있을 것입니다.
"이것은 우리가 개미 군체의 에너지 조절을 이해하고 모델링하기 위해 취하고 있는 첫 번째 단계입니다."라고 Porfiri는 말했습니다.
"에너지 규제는 집단의 성과 향상을 동반하는가? 개미에서 영감을 받은 로봇 팀을 위해 성능을 극대화하고 에너지 비용을 최소화할 수 있는 알고리즘을 설계할 수 있을까요? 도시 교통망에 대한 교훈을 얻을 수 있을까요? 이것들은 우리가 다음에 다루고자 하는 질문 중 일부일 뿐입니다."
이상의 기사는 2024년 7월 12일 Phys.org에 게재된 “Social contagion research explores how ant colonies regulate group behaviors”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Social contagion research explores how ant colonies regulate group behaviors (phys.org)
* 추가정보 출처 : Reverse social contagion as a mechanism for regulating mass behaviors in highly integrated social systems | PNAS Nexus | Oxford Academic (oup.com)