문어, 거울 사용해 먹이 찾는 법을 배우다 — 탈출 마술사라는 타이틀만으로 부족했나 보다

문어는 오랫동안 놀라운 지능으로 유명했다. 유명한 예로는 2016년 뉴질랜드 국립 수족관에서 배수관을 빠져나와 바다로 돌아간 문어 '잉키'가 있다. 이제 다트머스 연구진이 또 다른 인상적인 능력을 발견했다. Current Biology에 발표된 새로운 연구에 따르면, 문어는 거울을 사용하여 직접 보이지 않는 먹이의 위치를 찾는 법을 배울 수 있으며, 이는 정교한 공간 사고를 보여준다.

"우리의 발견은 무척추동물이 먹이를 찾기 위해 거울을 사용하여 환경을 이해할 수 있다는 첫 번째 증거입니다,"라고 다트머스 심리 및 뇌 과학과 박사 과정 학생으로 연구를 수행하고 현재 스위스 프리부르 대학에서 박사후 연구원으로 재직 중인 제1저자 메리 키슬러(Guarini '25)가 말한다. "이 기술은 이전에는 포유류와 일부 조류 같은 척추동물에서만 기록되었습니다." 연구팀은 다트머스 문어 연구실에 사는 세 마리의 캘리포니아 두점박이문어(Octopus bimaculoides)를 대상으로 작업했다. 목표는 이 동물들이 거울을 사용하여 시야에서 가려진 먹이의 위치를 파악할 수 있는지 확인하는 것이었다. 문어는 반사된 이미지를 공격하는 대신, 자극이 실제로 어디에 있는지 알아내고 그쪽으로 이동해야 했다.

동물들은 먼저 서식지에 설치된 거울에 익숙해지는 시간을 가졌다. 다음으로 연구진은 반사와 실제 세계의 관계를 이해하도록 훈련시켰다. 이 단계에서 살아있는 게는 문어가 거울을 통해서만 볼 수 있도록 유리병 안에 배치되었다. 게에 도달하기 위해 문어는 90도 돌아서 모퉁이를 돌아야 했다. "우리는 거울 사용법을 알고 태어나지 않으며, 사용법을 배웁니다,"라고 수석 저자이자 인지 신경과학자인 피터 체 다트머스 심리 및 뇌 과학 교수가 말한다. 새 운전자가 후방 거울을 사용하여 다른 차량을 추적하는 법을 배우듯, "문어도 거울을 사용하여 세상에서 사물의 위치를 추론하는 법을 배울 수 있습니다."

문어는 촉각을 통해 냄새와 맛을 감지하는 화학 수용체를 가지고 있어, 실제 먹이를 실험에 사용하면 결과에 영향을 미칠 수 있었다. 이 문제를 피하기 위해 연구진은 가상 게 이미지를 사용했다. 실험을 위해 각 문어는 앞과 위가 열린 출발 상자 안에 배치되었다. 거울은 동물 바로 앞에 위치했다. 가상 게 이미지는 문어 뒤쪽, 왼쪽 또는 오른쪽에 나타났지만 거울을 통해서만 볼 수 있었다. 보상을 받기 위해 문어는 이미지가 실제로 어디에 있는지 인식하고 그 위치로 이동해야 했다. 동물들은 거울 자체로 접근하는 대신 몸을 돌려 올바른 쪽으로 향했고, 그곳에서 살아있는 게 보상을 받았다. 일부 문어는 심지어 상자 가장자리를 기어올라 투영된 이미지의 위치에 도달하기도 했다. 동물들은 약 73%의 확률로 올바른 쪽을 선택했다.

연구진은 머리에 해당하는 몸통 부분인 외투막 위 문어 눈 사이의 지점을 상부 관찰을 통해 추적했다. 또한 동물들이 보상을 찾는 동안 이동한 경로를 측정했다. 문어가 항상 최단 경로를 선택하지는 않았지만, 시행이 진행됨에 따라 올바른 위치에 더 빨리 도달하게 되었다. 연구진에 따르면, 이 발견은 지능이 어떻게 진화하는지에 대한 새로운 통찰을 제공할 수 있다. "문어는 인간과 가장 진화적으로 먼 동물 중 하나이며, 마지막 공통 조상은 3억 5천만에서 5억 년 전에 살았던 벌레입니다,"라고 키슬러가 말한다. "이렇게 먼 유기체가 거울을 도구로 사용하여 공간 인지를 처리하는 수단을 독립적으로 진화시켰다는 것은, 기본적인 인지 과정이 수렴 진화의 대상일 수 있음을 시사합니다. 즉, 다른 종들이 같은 도전에 대해 유사한 신경 해결책을 진화시키는 것입니다."