누에는 왜 고치를 지을까?

누에는 왜 고치를 지을까?


누에는 5령이 되어 7~8일 동안 뽕을 먹으면 몸은 푸른색이 줄고 투명해지다가, 몸 안에 실샘이 차면 약 0.02mm 굵기의 고치실을 토해 내어 고치를 짓는다. 고치를 짓고 난 누에는 고치 안에서 번데기로 탈바꿈한다.

1. 누에의 실샘은 어떻게 생겼을까?

누에는 고치를 짓는 견사 곤충이므로, 고치실이 되는 비단 단백질을 합성, 분비하는 실샘이 있다. 실샘은 소화관의 아래쪽 양 옆에 위치하는 1쌍의 투명한 외분비샘으로, 뒤끝은 제7 배마디 부근의 소화관 아래쪽에서 맹관으로 끝을 맺고 있다. 실샘의 앞 끝은 머리 안에서 좌우의 관이 하나로 합쳐져 아랫입술 아래쪽에서 토사관을 형성한다.
실샘은 앞실샘, 중간 실샘, 뒷실샘의 세 부분으로 되어 있다. 비단 단백질은 세리신과 피브로인의 두 종류의 단백질로 이루어지는데, 중간 실샘에서는 세리신이, 뒷실샘에서는 피브로인이 분비된다. 앞실샘에서는 이와 같은 비단 단백질은 분비하지 않고 고치실을 토사할 때에 통로 구실을 한다.

2. 누에는 어떻게 고치를 짓는가?

누에가 5령이 되어 7~8일 동안 뽕을 먹으면 익은누에가 되어 고치 지을 장소(섶)을 찾아 머리와 가슴 부분을 들어 좌우로 흔들면서 이리저리 기어다닌다. 익은누에가 적당한 장소를 찾으면 고치를 짓기 위해 발판을 만들기 시작한다. 익은누에가 발판을 만들지 못하면 정상적으로 고치를 짓지 못한다. 익은누에의 발판은 고치를 짓기 위해 고치를 고정하는 고정 틀이라고 할 수 있다.

익은 누에는 좁은 고치 안에서 S자 또는 8자 모양으로 고치실을 토해 내면서 고치를 짓는다. 익은누에가 토해 내는 고치실의 길이는 1300~1500m 정도이다.

고치의 모양은 품종에 따라 다르다. 일본종계 품종의 누에는 땅콩 모양으로 고치를 짓고, 중국종계 품종의 누에는 타원 모양으로 고치를 짓는다. 일반적으로 농가에서 치고 있는 누에는 일본종계 품종과 중국종계 품종의 교잡종으로 긴 타원형으로 고치를 짓는다.
한편, 익은누에를 편평한 장소에 놓아 두면 누에가 고치를 짓기 위한 발판을 만들 수 없어 고치를 짓지 못한다. 이러한 경우에 누에는 주위에 고치실을 토해 내는데, 이와 같이 누에가 편평한 장소에서 고치실을 토사해 내는 것을 평면 토사라고 한다. 토해 낸 평면 모양의 고치실층은 고치 모양은 아니지만 평면 고치라고 부른다.
평면 토사는 누에 본래의 토사 행동이 아니기 때문에 토사 속도가 늦고, 토사량도 정상 고치에 비해 70% 정도이다. 그러나 평면 고치는 인테리어 제품 등 여러 가지 새로운 용도로 이용할 수 있어 앞으로 고치의 새로운 용도 개발이라는 점에서 누에의 평면 토사에 대한 연구가 필요하다.

3.누에는 왜 고치를 짓는가?

누에는 견사 곤충이므로 본능적으로 고치를 짓는다. 누에가 고치를 짓는 것은 누에가 탈바꿈할 때에 외부로부터 자신의 몸을 보호하기 위해서이지만, 생리학적으로 보면 누에가 고치를 짓는 것은 다른 목적도 있다.
누에의 실샘은 채내에서 생성된 아미노산의 과잉부분을 비단 단백질로 합성해 놓았다가 토사에 의해서 비단 단백질을 몸 밖으로 배출하고 있다. 만일, 누에의 실샘 기능에 이상이 생겨 비단 단백질을 합성 또는 배출할 수 없다면, 누에는 탈바꿈이나 산란을 할 수 없게 되는 등 종족 유지에 어려움이 생긴다. 따라서, 누에가 고치를 짓는 것은 종족 유지를 위해서도 생리적으로 중요한 의미를 가지고 있다. 예를 들어, 5령 중기에 실샘을 제거한 누에는 뽕잎에서 섭취한 아미노산을 비단 단백질로 전환시킬 수 없다. 그러므로 누에의 몸 안에서는 많은 아미노산이 축적되어 아미노산 과잉 축적증이라는 생리적 기능 장애가 생겨 번데기로 탈바꿈을 하지 못하게 된다.

4. 누에는 어떻게 여러 가지 색깔 고치를 짓는가?

일반적으로 누에는 흰색 고치를 짓지만, 특수한 품종의 누에는 황색, 홍색, 녹색 등 여러 가지 색깔 고치를 짓는다.
흰색 고치를 짓는 누에는 뽕잎에 함유된 카로티노이드 색소가 중간 실샘 조직 세포 안으로 침투할 수 없어 흰색 고치를 짓는다. 그러나 색깔 고치를 짓는 누에는 색소의 투과, 흡수를 지배하는 유전자 작용에 의해서 카로티노이드 색소가 중간 실샘의 조직 세포 안으로 침투할 수 있다. 따라서, 중간 실샘 조직 세포 안으로 침투한 카로티노이드 색소는 세리신에 흡착되므로 누에는 여러 가지 색깔 고치를 짓게 된다. 이 색깔 고치는 실켜기 과정에서 카로티노이드 색소가 세리신과 함께 제거되므로 다른 흰색 고치와 마찬가지로 유백색의 비단 섬유가 된다. 그러나 색깔 고치는 아름답기 때문에 조화나 여러 가지 인테리어 재료로 이용할 수 있다.

5. 누에의 생물 공학 기술

근래 유전자를 조작하는 생물 공학 기술이 발달하면서 플라스미드를 이용하여 특정한 유전자를 복제하고, 대장균에서 동일한 염기 배열의 DNA를 대량으로 증식할 수 있게 되었다. 생물 공학 기술에서 외래 유전자를 벡터(플라스미드)에 삽입하여 대장균에서 특정한 DNA영역만으로 대량으로 증식하는 조작을 클로닝이라 한다.

누에에 있어서도 유전자를 조작하는 생물 공학 기술을 이용한 많은 연구가 활발히 이루어지고 있다. 예를 들면, 우리 나라를 비롯하여 일본에서는 유전자를 생물 공학 기술을 이용하여 누에에 누에이외의 곤충 외래 유전자를 도입하여, 유전적으로 전혀 다른 새로운 기능을 가지는 곤충을 만드는 연구가 이루어지고 있다.



<읽을거리>
누에에 곤충 호르몬 활성 물질을 투여하여
큰 고치 또는 작은 고치를 생산하는 기술은?

곤충의 호르몬 활성 물질에는 탈바꿈을 억제하는 유약 호르몬 활성 물질(메소프렌)과 탈바꿈을 촉진하는 항유약 호르몬 활성 물질(이미다졸계 화학물)이 있다.
5령 초기에 유약 호르몬 활성 물질을 누에에 투여하면, 누에의 경과가 약간 길어지므로 누에는 고치실의 양이 많은 큰 고치를 짓게 된다. 반대로, 4령 초기에 항유약 호르몬 활성 물질을 누에에 투여하면 4령 말기에 잠자는 것을 생략하으모, 누에는 고치실이 가는 작은 고치를 짓게 된다.
따라서, 농가에서는 곤충 호르몬 활성 물질을 투여하여 고치실의 양이 많은 큰 고치, 또는 고치는 작지만 고치실이 가는 작은 고치를 생산할 수 있다.



출처 : 교육인적자원부/서울 대학교 농업 생명 과학 대학 / 국정 도서 편찬 위원회/누에와 비단

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