Food competition, but not other common assays, reveals social dominance in female and male CD1 mice
본 연구는 전통적인 사회적 지배력 측정법이 암컷 CD1 마우스의 서열을 구분하는 데 실패하는 반면, 먹이 경쟁 과업은 양성 모두에서 선형적 지배 계층을 신뢰성 있게 식별해 낸다는 점을 입증하며, 이를 통해 해당 과업이 성별을 가리지 않고 사회적 조직을 연구하는 데 있어 더 우수한 방법임을 확립한다.
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동물계에서 사회적 삶은 모든 이가 평등한 평탄한 지형인 경우가 드뭅니다. 대신, 대부분의 사회 집단은 일부 개체가 다른 개체보다 더 높은 지위를 갖는 체계인 계층 구조를 형성합니다. 흔히 우세(dominance)라고 불리는 이 사회적 순위는 단순히 누가 리더가 되느냐의 문제가 아닙니다. 이는 동물이 어떻게 먹고, 스트레스를 어떻게 다루며, 심지어 신체가 어떻게 질병과 싸우는지까지 결정합니다. 수십 년 동안 과학자들은 특정 테스트를 사용하여 수컷 설치류의 계층 구조를 연구하며 누가 대장이고 누가 추종자인지를 파려 해왔습니다. 이러한 테스트는 연구자들이 수컷의 뇌와 행동을 이해하는 데 도움을 주었지만, 중요한 공백이 존재했습니다. 우리는 암컷 쥐가 자신들만의 사회적 질서를 어떻게 세우는지에 대해 거의 알지 못했다는 점입니다. 암컷 쥐는 종종 수컷과 다르게 행동하기 때문에, 수컷을 위해 설계된 기존의 테스트들이 암컷에게는 작동하지 않을 수 있었고, 이로 인해 과학자들은 인구의 절반인 암컷의 사회적 삶을 연구할 신뢰할 만한 방법을 갖지 못한 채 남아 있었습니다.
이 수수께끼를 풀기 위해 플로리다 대학교의 연구진은 암컷과 수컷 모두에서 사회적 순위를 정확하게 드러낼 수 있는 방법을 찾고자 했습니다. 그들은 사회적으로 활발한 것으로 알려진 흔한 외래종인 CD1 마우스(CD1 mice)를 연구 대상으로 선택했으며, 네 가지 서로 다른 행동 테스트를 한계까지 시험해 보았습니다. 목표는 간단하지만 매우 중요했습니다. 두 성별 모두에서 명확한 리더와 추종자를 일관되로 식별할 수 있는 테스트가 무엇인지 결정하는 것이었습니다. 연구팀은 먼저 과거에 수적으로 잘 작동했던 방식들을 시도했습니다. 그들은 집 안의 케이지에서 쥐들을 관찰하며 누가 싸움을 시작하는지 또는 누가 누구를 쫓아가는지를 지켜보았습니다. 또한 영역을 표시하고 지위를 주장하는 행동과 연관된 행동인 소변 흔적을 얼마나 남기는지도 관찰했습니다. 마지막으로, 두 마리의 쥐를 좁은 튜브 안에 넣고 누가 물러나 상대방을 지나가게 하는지 결정해야 하는 고전적인 실험인 '튜브 테스트'를 사용했습니다.
이러한 전통적인 테스트의 결과는 드러나는 부분이 있었으나, 연구자들이 기대했던 방향은 아니었습니다. 암컷 쥐를 집 안의 케이지에서 관찰했을 때, 싸움이나 추격 행동이 거의 발견되지 않았습니다. 수컷 쥐는 공격적인 상호작용을 빈번하게 수행했지만, 암컷은 그렇지 않았기에 누가 싸움을 시작했는지를 기준으로 우세함을 판단하는 것이 불가능했습니다. 마찬가지로, 소변 표시 테스트 역시 암컷 사이의 순위를 구별하는 데 실패했습니다. 수컷 쥐는 리더와 추종자를 명확히 구분 짓는 뚜렷한 소변 패턴을 남겼지만, 암컷 쥐는 소변 흔적을 거의 남기지 않았으며, 남긴 흔적조차 명확한 사회적 질서와 상관관계가 없었습니다. 튜브 테스트 역시 똑같이 도움이 되지 않았습니다. 이 설정에서 쥐들은 좁은 공간에서 서로 밀치며 움직였지만, 암컷 쥐의 행동은 일관된 승자와 패자의 패턴을 만들어내지 못했습니다. 이 특정 품종의 쥐를 사용할 경우, 해당 테스트는 우세한 개체와 열등한 개체를 구분해 내지 못했습니다.
연구진은 다른 접근 방식으로 눈을 돌렸습니다. 바로 음식 경쟁 과제였습니다. 그들은 야생에서 동물들이 제한된 자원을 두고 경쟁하며, 이 경쟁이 누가 권력을 쥐고 있는지를 드러낸다는 점을 이해하고 있었습니다. 실험실에서 연구진은 문 너머에 매력적인 설탕 펠릿 하나가 기다리고 있는 아레나에 쥐 쌍을 배치했습니다. 문이 열리면 쥐들은 간식을 얻기 위해 경주했습니다. 가장 먼저 도달하여 펠릿을 먹은 쥐가 해당 라운드의 승자로 간주되었습니다. 이 경쟁을 며칠 동안 반복함으로써, 팀은 누가 일관되게 이기고 누가 일관되게 지는지를 확인할 수 있었습니다. 이 방법은 완벽하게 작동했습니다. 수컷과 암컷 그룹 모두에서, 음식 경쟁 테스트는 명확하고 선형적인 계층 구조를 드러냈습니다. 경주에서 가장 많이 이긴 쥐들은 일관되게 우세한 개체로 식별되었고, 가장 많이 진 쥐들은 추종자가 되었습니다. 테스트 결과, 우세한 쥐들은 열등한 쥐들보다 음식에 더 빨리 도달했으며, 이러한 차이는 수컷인지 암컷인지에 관계없이 유효했습니다.
이 발견이 매우 중요한 이유는 암컷의 사회적 행동을 연구할 수 있는 신뢰할 만한 도구를 마침내 제공했기 때문입니다. 이 연구는 암컷 쥐가 수컷과 같은 방식으로 공격성이나 영역 표시를 사용하여 순위를 정하지는 않지만, 음식에 접근하는 문제에 있어서는 엄격한 사회적 계층 구조를 형성한다는 것을 보여주었습니다. 연구진은 이러한 계층 구조가 암컷에서도 수컷에서와 마찬가지로 조직적이고 예측 가능하다는 것을 발견했습니다. 이는 암컷 쥐가 우세를 표현하는 방식이 수컷과는 다르며, 노골적인 싸움이나 냄새 표시보다는 자원에 대한 우선적 접근권에 의존한다는 점을 시사합니다. 음식 경쟁이 양 성별 모두에서 사회적 순위를 측정하는 견고한 방법임을 입증함으로써, 이 연구는 미래 연구를 위한 문을 열어주었습니다. 이제 과학자들은 이 방법을 사용하여 암컷의 사회적 지배력 뒤에 숨겨진 뇌 메커니즘을 탐구할 수 있게 되었습니다. 이는 실제로 작동하는 테스트 없이 탐색하기 어려웠던 분야였습니다. 이 연구는 쥐의 사회적 삶에 대한 전체적인 그림을 이해하기 위해서는 수컷을 위해 설계된 오래된 규칙을 넘어, 암컷의 독특한 행동에 부합하는 방법을 찾아야 한다는 점을 확인시켜 줍니다.
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