호박벌
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1. 개요
호박벌(Bombus ignitus)은 꿀벌과에 속하는 곤충으로, 동아시아 지역에 주로 분포한다. 암컷은 검은색 털과 주황색-빨간색의 복부, 수컷은 황금색 노란색 털과 주황색-빨간색의 복부를 가지며, 크기에 따라 분업을 한다. 호박벌은 일부다처제 생식을 하며, 일벌들은 유전적으로 서로 가깝다. 농업에서 수분용으로 사용되며, 독에는 항균 기능이 있는 단백질이 포함되어 있다. 한국, 중국, 일본 등지에서 발견되며, 일본에서는 멸종위기종으로 지정되어 개체 수 감소에 대한 우려가 있다.
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| 호박벌 - [생물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
 | |
| 학명 | Bombus ignitus |
| 명명자 | Smith, 1869 |
| 한국어 이름 | 크로마루하나바치 (일본어), 호박벌 |
| 분류 | |
| 계 | 동물계 |
| 문 | 절지동물문 |
| 강 | 곤충강 |
| 목 | 벌목 |
| 아목 | 벌아목 |
| 상과 | 꿀벌상과 |
| 과 | 꿀벌과 |
| 아과 | 꿀벌아과 또는 마르하나바치아과 |
| 족 | 마르하나바치족 |
| 속 | 뒤영벌속 |
| 아속 정보 | |
| 아속 | Bombus (Bombus) |
2. 분류
''Bombus ignitus''는 곤충강에서 세 번째로 큰 목인 벌목(Hymenoptera)에 속한다. 이 종은 꿀벌을 포함하는 꿀벌과(Apidae)의 일원이며, 꿀벌과 내 대다수의 종을 포함하는 꿀벌아과(Apinae)에 속한다. 꿀벌아과는 14개의 족으로 구성되어 있으며, 그중에는 ''B. ignitus''가 속하는 호박벌족(Bombini)이 있다. 호박벌족은 단일 현존 속인 ''Bombus''을 포함한다. ''B. ignitus''는 다시 세부적으로 ''Bombus sensu stricto'' 또는 원저자의 의미에서 ''Bombus'' 아속으로 분류될 수 있다.[4]
종명인 ''ignitus''는 라틴어 형용사로 "불을 포함하는"을 의미한다.[5]
3. 형태
호박벌(''Bombus ignitus'')은 중간 길이의 혀를 가진 큰 벌이다.
암컷(여왕벌, 일벌)은 전체적으로 검은색 털을 가지고 있으며, 흉부 등과 중간 다리 부분도 검은색 털로 덮여 있다. 복부는 5개의 마디(테르굼)로 나뉘는데, 흉부에 가까운 첫 세 마디는 검은색이고, 끝부분의 네 번째와 다섯 번째 마디는 주황색-빨간색 털을 띤다. 특히 여왕벌은 일벌과 외형이 거의 같아 구별하기 어렵지만, 활동 초기인 4~5월 초에는 여왕벌의 크기가 더 크고 색깔이 더욱 진해 구별이 가능하다.
수컷(수벌)은 암컷과 달리 노란색 계열의 털을 가지고 있다. 흉부의 앞쪽과 뒤쪽에 황금색 노란색 털이 띠 형태로 나 있다. 복부는 암컷과 같이 5개의 마디로 나뉘며, 흉부에 가까운 첫 두 마디는 황금색 노란색이고 세 번째 마디는 검은색이다. 끝부분인 네 번째와 다섯 번째 마디는 암컷과 동일하게 주황색-빨간색 털을 가진다.
암컷과 비교했을 때, 수컷은 겹눈의 크기가 더 작고, 더듬이는 암컷보다 짧아서 날개 밑부분까지만 닿는다. 또한 수컷의 생식기는 바깥쪽으로 펼쳐져 깔때기 모양을 이루는 크게 넓어진 음경 밸브를 가지고 있는 것이 특징이다.[6] 수벌은 침이 없어 맨손으로 만져도 쏘이지 않는다.
근연종인 꼬마뒤영벌과 비교하면, 호박벌의 털은 더 짧고 텁수룩하지 않으며 비교적 정돈된 모습을 보인다.[17]
3. 1. 크기
호박벌 ''Bombus ignitus''는 중간 길이의 혀를 가진 비교적 큰 벌에 속한다. 여왕벌의 몸길이는 약 19mm이다. 일벌의 몸길이는 15mm–17mm 사이이며, 수벌의 몸길이는 약 17mm이다.[6]
4. 분포 및 서식지
호박벌(''Bombus ignitus'')은 구북구에 분포하며, 주로 동아시아에서 발견된다.[6] 구체적으로는 중국, 일본, 대한민국의 습하고 온화한 지역에 서식한다.[3][16][17] 일본에서는 혼슈, 시코쿠, 규슈 등지에 분포한다.[16][17]
주로 평야 지대의 촌락 근처 산지에 서식하며,[18] 해발 고도가 낮은 지역을 선호한다. 이는 해발 고도가 높은 지역에 서식하는 왕땅벌과 서식지를 나누어 생활하는 특징을 보인다.[18] 예를 들어, 중국 쓰촨 분지의 서부, 남부, 동부 산기슭에서는 평균 해발 1425m에서 발견되지만, 드물게 더 낮은 고도에서도 발견된다.[6]
4. 1. 보전 상태
일본에서는 환경성의 2020년 레드 리스트에서 준위협종으로 지정되어 있다.[19] 또한, 후쿠오카현 레드 데이터 북 2014년판에서 멸종 위기 IB류로 지정되는[20] 등, 도도부현 단위에서도 개체 수 감소 경향이 지적되고 있다. 2021년 6월 기준으로, 도쿄도와 가나가와현에서 멸종된 것을 포함하여 총 16개의 도도부현에서 레드 데이터 리스트에 등재되어 있다.[21]5. 생태
호박벌은 꿀벌과 같이 사회성을 가진 곤충으로, 꿀벌 다음으로 인간에게 유익한 곤충으로 여겨지기도 한다. 군체는 하나의 여왕벌과 다수의 일벌(암컷), 그리고 번식기에 나타나는 수벌(수컷)로 구성된다. 각 계급은 외형과 역할, 활동 시기에서 차이를 보인다.
| 구분 | 주요 특징 | 역할 | 주요 활동 시기 |
|---|---|---|---|
| 여왕벌 | 일벌과 유사하나 몸집이 더 크고 색이 진함 (특히 4~5월 초). | 군체 창설, 산란(평생 약 1,000개), 군체 조절 | 3월 말 ~ 5월 초순 (군체 형성기), 11월 ~ 2월 말 (땅속 겨울잠) |
| 일벌 (암컷) | 검은 털 바탕, 엉덩이 부분 주황색 털. | 먹이 수집, 애벌레 양육, 집 방어 등 군체 유지 활동 | 봄 ~ 가을 |
| 수벌 (수컷) | 노란 털 바탕, 배 끝 부분 주황색 털. 침이 없음. | 여왕벌과의 짝짓기. 짝짓기 후 사망. | 8월 말 ~ 10월 초순 |
호박벌의 군체는 수명이 짧아 매년 새로 형성되는 연간 생활 주기를 따른다. 늦여름에 태어난 새로운 여왕벌은 수벌과 교미 후 겨울잠에 들어갔다가 이듬해 봄에 깨어나 단독으로 둥지를 틀고 첫 일벌 세대를 키워 군체를 시작한다.[7] 군체가 성장하면 늦여름에 새로운 여왕벌과 수벌이 태어나고, 교미를 마친 여왕벌만이 다시 겨울잠을 자는 과정을 반복한다.[8] 수벌은 침이 없어 사람을 쏘지 않으며, 늦가을 코스모스 꽃밭 등에서 관찰되기도 한다.
5. 1. 분업
''Bombus ignitus''는 크기에 따른 분업을 보인다. 'Bifor'라는 채집 유전자가 ''B. ignitus''에서 분리되었다. 'Bifor'의 발현은 크기와 음의 상관관계를 보여, 몸집이 더 작은 간호벌에서 더 높은 발현 수준을 나타낸다. 반면, 몸집이 더 큰 채집벌은 'Bifor' 발현 수준이 낮다.[9]5. 2. 생식
호박벌(''B. ignitus'')의 벌집은 수명이 짧으며, 매년 새로운 벌집이 생성된다. 어린 여왕벌들은 늦여름에 수벌과 교미한 후 겨울잠에 들어가 다음 해 봄에 깨어난다. 겨울잠에서 깨어난 여왕벌들은 벌집을 시작할 적합한 둥지를 찾는다. 적합한 장소를 찾은 후, 이 여왕벌들은 꽃가루를 모아 둥지 안에 꽃가루 덩어리를 만들고, 처음으로 이배체 알을 낳는다.[7] 이 첫 번째 알에서 일벌들이 부화하며, 부화 후 2~3일이 지나면 먹이를 구하기 시작한다. 일벌들이 나타나면서 여왕벌은 산란에 더 많은 시간을 할애할 수 있게 된다. 늦여름 동안 많은 새로운 여왕벌과 수벌들이 생산되며, 교미한 여왕벌만이 가을과 겨울을 지나 겨울잠을 자고 봄에 다시 깨어난다.[8]호박벌은 여왕벌이 단 한 마리의 수벌과만 짝짓기하는 방식(monandrous)을 따른다. 따라서 모든 일벌과 새로운 여왕벌은 여왕과 그 단일 수벌의 후손이 된다.[10] 이러한 번식 방식은 여러 수컷과 짝짓기하는 종에 비해 한 군체 내 유전적 다양성을 감소시키는 결과를 낳는다.
여왕벌과 일벌 모두 생식 능력을 가지고 있다. 하지만 여왕벌은 생식 활동을 하려는 일벌에게 공격적인 행동을 보이거나 일벌이 낳은 알을 파괴하는 방식으로 일벌의 생식을 억제한다. 여왕벌이 살아있는 군체에서는 대부분의 수벌이 여왕벌에게서 태어난다. 그러나 여왕벌이 죽은 군체에서는 수벌의 약 절반 정도가 일벌에게서 태어난다.[10]
일벌들 사이에서도 생식 가능한 다른 일벌에 대한 공격적인 행동이나 알 제거 행위가 관찰되는데, 이를 '일벌 감시'라고 볼 수 있다. 또한, 생식 능력이 있는 일벌들은 군체를 창립한 여왕벌에게 공격적인 행동을 보이기도 한다. 예를 들어 여왕벌이 낳은 알을 먹거나 스스로 알을 낳고, 심지어 여왕벌 자체를 공격하는 경우도 관찰되었다. 일곱 개의 ''B. ignitus'' 군체를 분석한 결과, 군체 창립 여왕의 생존율은 72%였으며, 이 여왕벌들은 날개나 몸에 손상을 입은 경우가 많았는데, 이는 일벌들과의 잦은 갈등이 있었음을 시사한다.[10]
5. 3. 유전적 연관성
''Bombus ignitus''는 많은 벌과 마찬가지로 반수배수성 성 결정 시스템을 따른다. 2배체 여왕벌은 수정된 알에서 2배체 일벌과 새로운 여왕벌을 낳는다. 반면, 반수체 수벌은 여왕벌이나 일벌이 낳은 수정되지 않은 알에서 태어난다.[10] 수벌이 만드는 모든 정자는 유전적으로 동일하며, 정확히 반수체 DNA만을 가진다. 유전적 다양성은 암컷이 감수 분열을 통해 다양한 종류의 알을 생산하면서 만들어진다.호박벌의 성은 단일 유전자좌 상보적 성 결정(sl-CSD) 시스템에 의해 결정된다. 특정 유전자좌에 있는 여러 대립 유전자 조합이 성별을 결정하는데, 이 유전자좌가 이형접합성(서로 다른 대립 유전자 쌍)이면 암컷으로 발달하고, 반수체이거나 동형접합성(같은 대립 유전자 쌍)이면 반수체 또는 2배체 수컷으로 발달한다.[11]
''B. ignitus''의 여왕벌은 일생 동안 단 한 마리의 수컷과만 교미한다. 이 때문에 일벌들은 유전적으로 서로 매우 가까워서, 평균적으로 유전자의 75%를 공유한다. 이는 여왕벌과 공유하는 유전자 비율(50%)보다 높다. 수컷 자손의 경우에도 비슷한 경향을 보이는데, 일벌들은 여왕벌이 낳은 수컷(형제)과는 유전자의 25%를 공유하지만, 다른 일벌이 낳은 수컷(조카)과는 평균적으로 37.5%의 유전자를 공유하여 더 가깝다.[10]
6. 인간과의 관계
호박벌은 인간에게 여러모로 유용한 곤충이다. 특히 농업 분야에서는 수분을 돕는 중요한 역할을 수행하며, 온실 작물 등의 생산성을 높이는 데 기여한다. 또한 호박벌의 독이나 생체 물질은 의학 및 생명과학 분야에서 연구 대상이 되어 새로운 항균 물질 개발 등에 활용될 가능성을 보여주고 있다.
6. 1. 농업
호박벌은 현재 중국과 일본에서 농업 수분용으로 사용된다.[3] 한국에서는 상업적 대량 생산을 위한 신뢰할 수 있는 종으로 선택되었지만, 휴면 관리에 대한 문제는 여전히 해결해야 할 과제로 남아있다. 한국에서 호박벌이 선택된 주된 이유는 기존에 사용되던 서양뒤영벌 (''Bombus terrestris'')과 비교했을 때, 경쟁이나 토착 호박벌 종과의 교배로 인한 유전적 오염에 대한 우려가 상대적으로 적기 때문이다.[12]일본의 경우, 토마토의 온실 재배 시 꽃가루받이를 위해 유럽 원산의 서양뒤영벌을 이용해왔다. 그러나 서양뒤영벌이 외래종으로서 생태계에 미치는 부정적 영향이 문제시되자, 일본 재래종인 호박벌(검정뒤영벌)을 대체하여 활용하기 시작했다. 그럼에도 불구하고, 대량 생산 과정에서 특정 지역 개체군의 호박벌이 야외로 유출될 경우, 다른 지역의 호박벌 개체군에게 유전적 위협을 가하는 이른바 국내 외래종 문제가 발생할 수 있다는 우려가 제기되고 있다.[17] 이러한 점에서 호박벌(검정뒤영벌) 역시 서양뒤영벌과 동등하거나 그 이상의 문제를 일으킬 수 있는 위험성을 안고 있다는 지적이 있다.[22]
6. 2. 의학
BiVSPI 단백질은 호박벌(''B. ignitus'')의 독에서 발견되며, 세린 프로테아제 억제제로 확인되었다. BiVSPI는 항균 기능을 나타내며, 그람 양성 세균과 곰팡이의 성장을 억제하는 것으로 밝혀졌다.[13] 또한, 호박벌에서 아피데신, 히메노프타에신, 아베신, 데펜신이라는 네 가지 항균 펩타이드 유전자의 cDNA가 분리 및 클로닝되었다.[14] 이 중 합성된 아베신은 그람 음성 세균의 성장을 억제하는 효과를 보였지만, 그람 양성 세균의 성장에는 거의 영향을 미치지 않았다.[15]7. 한국의 호박벌
한국에서는 농업 분야, 특히 시설 재배 작물의 꽃가루받이를 위해 호박벌을 활용하는 방안이 주목받고 있다.[3] 이는 과거 도입된 외래종 서양뒤영벌이 토착 생태계에 미칠 수 있는 부정적 영향, 특히 토착 호박벌과의 경쟁이나 유전자 오염에 대한 우려가 커졌기 때문이다.[12] 이에 따라 토종 호박벌의 상업적 이용 가능성이 탐색되고 있으며, 대량 생산을 위한 연구가 진행 중이지만 안정적인 휴면 관리 등 해결해야 할 기술적 과제들이 남아있다.[12]
7. 1. 논란
호박벌은 현재 중국과 일본에서 농업 수분용으로 사용된다.[3] 한국에서도 상업적 대량 생산을 위한 종으로 선택되었으나, 휴면 관리 문제는 여전히 과제로 남아있다. 한국에서 호박벌을 선택한 이유는 기존에 사용되던 서양뒤영벌(Bombus terrestris)이 토착 호박벌 종과의 경쟁이나 교배를 통해 유전적 오염을 일으킬 수 있다는 우려 때문이었다.[12] 즉, 상대적으로 외래종인 서양뒤영벌보다 토착종인 호박벌이 생태계에 미치는 부정적 영향이 적을 것으로 기대한 것이다.그러나 일본의 사례는 호박벌 활용에도 주의가 필요함을 보여준다. 일본에서는 토마토의 온실 재배에서 꽃가루받이를 위해 유럽 원산의 서양뒤영벌을 이용해왔다. 하지만 서양뒤영벌이 외래종으로서 생태계 교란 문제를 일으키자, 일본 재래종인 검정뒤영벌(호박벌)을 대체하여 활용하기 시작했다. 문제는 대량 생산 과정에서 특정 지역 개체군의 검정뒤영벌(호박벌)이 야외로 유출될 경우, 이들이 '국내 외래종'처럼 행동하며 다른 지역에 서식하는 뒤영벌 개체군을 유전자 수준에서 위협할 수 있다는 점이다.[17] 일부 전문가는 이러한 검정뒤영벌(호박벌)의 유전자 오염 문제가 기존 서양뒤영벌이 일으켰던 문제와 동등하거나 그 이상일 수 있다고 지적하며, 신중한 접근을 요구하고 있다.[22]
참조
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웹사이트
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クロマルハナバチBombus ignitus Smithの分布について
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クロマルハナバチ
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논문
商品マルハナバチの生態リスクと特定外来生物法
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