기후 신경과학이라는 분야가 생겼다. 폭염이 뇌졸중과 정신과 응급실 방문을 늘리고, 미세먼지가 신경염증과 해마 위축을 부른다는 증거가 쌓이자, 신경과학자들이 기후를 자기 문제로 받아들이기 시작한 것이다. 2023년 ‘네이처 기후변화’에 선언문 격의 논문이 실렸다. 이들은 신경과학이 기후변화의 결과이자 원인이라고 말한다. 2017년 독일의 아마추어 곤충학자들과 대학 연구자들이 함께 낸 논문 1편이 유럽을 흔들었다. 이들은 63개 보호구역에서 27년 동안 같은 방식의 덫으로 날벌레를 잡아 무게를 달았다. 생물량이 76% 줄어 있었다. 곤충이 가장 왕성해야 할 한여름에는 82%가 사라졌다. 농약이 뿌려지는 경작지가 아니라 보호구역에서 벌어진 일이다. 그사이 그 숲의 연평균 최고기온은 2도 올랐다. 2023년 ‘네이처’에 실린 재분석은 다시 한번 판을 흔들었다. 연구진은 독일의 34년치 곤충 생물량 자료를 붙들고, 채집한 날의 날씨와 그 곤충이 알에서 성체가 되기까지 겪은 기간의 기온·강수 이상 값을 하나하나 대입했다. 놀랍게도 날씨 변수만으로 지난 수십년의 감소가 설명됐다. 심지어 최근 몇년간 생물량이 다시 오른 것까지 설명됐다. 기후변화가 곤충에게 미치는 타격은 열대의 문제이거나 온대의 미래 문제일 것이라는 통념이 이 논문 하나로 흔들렸다. 그리고 저자들은 논문 끝에 “이제 필요한 것은, 해마다 달라지는 날씨가 곤충의 생리를 어떤 기제로 무너뜨리는지에 대한 연구”라고 적었다. 뇌가 꺼지는 온도 그 기제가 어디에 있느냐고 묻는다면, 놀랍게도 상당 부분이 뇌에 존재한다. 모바일 무료충전야마토 곤충 생태학자들이 종의 분포를 예측할 때 오랫동안 써온 지표가 임계고온(CTmax)과 임계저온(CTmin)이다. 더위나 추위에 쓰러져 더는 움직이지 못하는 온도를 뜻한다. 반세기 가까이 학자들은 이것을 근육의 문제로 여겼다. 하지만 지난 10년 사이 전기생리학자들이 곤충 뇌에 전극을 꽂아보고 밝혀낸 것은 다른 이야기였다. 신경을 감싼 주변신경교세포가 유지하던 이온 펌프가 온도에 무너지면, 세포 바깥의 칼륨 농도가 치솟고, 신경세포와 교세포의 막전위가 한꺼번에 붕괴하는 탈분극의 파도가 뇌 전체로 번진다. 그리고 뇌가 조용해진다. ‘확산성 탈분극’이라 불리는 이 현상은, 사람에게서는 편두통의 전조와 뇌졸중의 기제로 알려진 바로 그 증상이다. 내성이 다른 초파리 5종을 나란히 놓고 온도를 올린 실험에서, 더위에 강한 종일수록 더 높은 온도에서 더 오래 중추신경계를 지켜냈다. 그리고 파리가 쓰러지는 그 순간과 뇌에서 탈분극이 번지는 순간은 정확히 겹쳤다. 열대 나비들에서도 같은 일이 벌어졌고, 그 온도는 각 종이 실제로 살고 있는 지역과 맞아떨어졌다. 한 곤충이 지구의 어느 위도까지 살 수 있는가는, 결국 그 종의 뇌가 몇도에서 꺼지는가의 문제였던 셈이다. 무너지는 것은 뇌만이 아니다. 2021년 ‘네이처 기후변화’에 실린 실험은 초파리 43종의 수컷에게 4시간짜리 열펄스를 쬐었다. 그리고 각 종이 지구상 어디까지 분포하는지를 예측하는 가장 정확한 지표는, 그 종이 죽는 온도가 아니라 수컷이 불임이 되는 온도라는 결과를 얻었다. 매장판 여러 종에서 죽지 않을 만한 더위만으로 생식능력의 80%가 사라졌다. 살아남아도 번식하지 못하면, 그 종은 결국 거기 없다. 여기서 더 나쁜 소식이 이어진다. 열대성 초파리 3종과 광범위 분포종 3종을 하루 주기로 오르내리는 온도에 넣고 세대를 이어가게 한 실험에서, 열대종들은 평균 1.6도 낮은 온도에서 먼저 절멸했다. 그리고 어느 종에서도 온난화에 적응하는 진화의 뚜렷한 증거는 나오지 않았다. 초파리 95종의 저항성을 실험으로 측정한 비교연구는 그 이유의 일부를 알려준다. 열대우림에 사는 종들은 추위와 건조에 대한 저항성을 늘릴 유전적 변이 자체를 거의 갖고 있지 않았다. 적응하지 않는 종이 아니라 적응할 재료가 없는 종이 있다는 뜻이다. 세대가 짧고 개체수가 억 단위인 초파리조차 그렇다면, 다른 곤충들의 사정은 더 나쁠 것이다. 초파리 유전학이 있어야 할 자리 생태학은 상관관계까지는 갈 수 있다. 기온이 이만큼 오르는 동안 이 종이 이만큼 줄었다고 말할 수 있다. 그러나 그 종이 왜 줄었는지, 정확히 어느 분자가 먼저 항복했는지는 야외에서 알아낼 방법이 없다. 반면 초파리는 유전자를 하나씩 끄고 켤 수 있는 동물이다. 즉 인과관계를 밝혀낼 수 있다. 초파리가 온도를 감지하는 방식은 이미 분자 수준에서 해부돼 있다. 뇌 앞쪽의 몇 안 되는 신경세포에 있는 TRPA1 채널이 몸속 온도가 25도를 넘는지를 감시하고, 미각수용체에서 유래한 Gr28b가 더듬이에서 급격한 온난을 감지해 회피 반응을 만든다. 추위 쪽은 IR21a, IR25a, IR93a라는 3개의 이온성 수용체가 맡는다. 회복도 마찬가지다. 모바일 오리지널 바다이야기 추위에 쓰러진 초파리가 다시 깨어나는 능력은 CAPA 같은 신경펩타이드의 통제 아래 있고, 이 펩타이드들은 건조 내성까지 함께 조율한다. 유전자 하나를 지우면 그 파리가 몇도에서 쓰러지고 몇시간 만에 깨어나는지가 달라진다. 이것이 인과다. 곤충의 유전체는 기록계이기도 하다. 초파리의 시계유전자 피리어드(period)에는 온도에 민감하게 잘려나가는 짧은 인트론이 하나 있는데, 이 스플라이싱의 효율이 한낮에 파리가 얼마나 오래 쉬는지를 정한다. 그리고 이 효율의 자연변이는 미국 동부와 호주 동부에서 각각 위도를 따라 가지런한 기울기를 이룬다. 같은 유전자가 두 대륙에서 따로따로 위도에 맞춰진 것이다. 2013년 유럽의 초파리 연구자들은 드로스이유(DrosEU)라는 컨소시엄을 만들었다. 지금은 24개국 60여개 실험실이 참여해 포르투갈에서 핀란드까지 야생 초파리를 여름과 가을에 나눠 잡고 집단 유전체를 읽는다. 미국에도 같은 일을 하는 조직이 있고, 두 대륙은 데이터를 나눈다. 100년 전 컬럼비아대의 좁고 지저분한 방에서 초파리를 서로 우편으로 부쳐주며 시작된 방식이, 지금은 유럽 대륙 전체의 기후 적응을 감시하는 가장 값싼 관측망이 돼 있다. 물론 초파리로 곤충 감소를 다 설명할 수는 없다. 그러나 어떤 분자가 어떤 순서로 무너지는지를 물을 수 있는 동물은 지금도 초파리뿐이고, 곤충 감소를 다루는 논문들이 하나같이 요구하는 ‘생리적 기제’는 정확히 그 질문의 다른 이름이다. 기술된 생물종의 절반 이상이 곤충이다. 기후변화로 그 절반의 신경계에 무슨 일이 일어나는지 인과적으로 물을 수 있는 도구를 우리는 이미 100년 전에 손에 넣었다. 옥수숫가루 배지와 유리병 그리고 거기서 자라는 2㎜짜리 초파리다. 김우재 낯선 과학자 7" target=