[뉴스스페이스=이종화 기자] MIT와 조지아 공대의 연구진이 모기가 인간 목표물을 향해 비행하는 방식을 예측하는 최초의 3차원 모델을 개발했다.

모기 비행 3D 예측 모델은 시각적·화학적 신호에 따른 세 가지 독특한 비행 패턴을 규명하며, 모기 매개 질병 퇴치에 획기적 전환점을 제시한다. 이 모델은 20회 실험에서 추출된 5300만개 이상의 데이터 포인트와 47만7220개 이상의 비행 궤적을 바탕으로 베이지안 동역학 시스템 학습을 통해 30개 미만의 매개변수로 압축됐다.

science, MIT News, acoh64.github에 따르면, 이번 주 저널 Science Advances에 게재된 이 연구는 매년 말라리아·뎅기열 등으로 77만명 이상이 사망하는 모기 재앙을 막기 위한 포획 장치를 설계하는 방식을 재편할 수 있다는 점에서 의미가 크다.​

시각 신호(검은 실루엣)만 감지시 모기는 '플라이-바이(fly-by)' 패턴으로 급강하 후 후퇴하며, 충돌 방지와 추가 신호 부재 확인을 택한다. CO₂ 화학 신호만 있을 때는 '더블테이크(double-takes)'로 속도를 0.7m/s에서 0.2m/s로 줄이며 옆으로 요리조리 날아 원천 근처 머무른다. 두 신호 동시 발생시 '오비팅(orbiting)'으로 전환, 착륙 전 0.5m/s 일정 속도로 목표 주위 선회하며 '상어 사냥'처럼 접근, 단순 합이 아닌 비선형 통합 반응을 보인다.

조지아공대 David Hu 교수팀은 Aedes aegypti 암컷 50~100마리를 5m 깊이 메쉬 챔버에 풀어 0.01초 해상도 3D 적외선 카메라로 추적, 인간 모방 구체(8인치 직경)·CO₂ 배출(인간 호흡량 0.24L/분)·반흑반백 인간 자원봉사자를 활용했다. MIT Jörn Dunkel 교수팀은 Langevin 동역학 방정식에 베이지안 희소 추론 적용, 종단력(f∥: 가속/감속)과 횡력(f⊥: 선회)을 분해 학습해 모델 정확도를 입증하며, 인간 머리 집중 비행까지 예측했다.

MIT 수학자 Jörn Dunkel은 ""우리의 연구는 모기 포획 장치가 모기를 포획하기에 충분히 오래 유인할 수 있도록 특별히 조정된 다감각 유인제가 필요하다는 것을 시사한다"고 말했다.
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연구진들은 또한 사용자들이 다양한 물체와 유인 신호 구성에 따른 모기의 행동을 시뮬레이션할 수 있는 대화형 웹 애플리케이션을 구축했다. 그 실용적 의미는 명확하다. 대부분의 기존 흡입식 모기 포획 장치는 지속적이고 단일 감각에 의존하는 유인 물질에 의존한다. 이번 연구는 간헐적이고 다감각적인 접근법이 더 효과적일 수 있음을 시사한다.

MIT의 알렉산더 코헨은 "이제 우리에게 모델이 있으니, 더 지능적인 포획 장치를 설계할 수 있게 됐다"고 강조했다.