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위스콘신대, 식물 이파리 뜯기면 ‘고통’ 느껴

기사승인 2018.10.16  10:24:33

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식물에도 촉각이 있어 이파리가 뜯기면 식물은 ‘고통’을 느낀다. 통각 신호는 상처를 입은 이파리 부위로부터 식물 전체로 전달된다.(Fotolia)

무심코 식물 이파리를 땄을 때, 식물이 어떻게 느끼는지 생각해본 적 있는가? 식물에도 촉각이 있으며, 이파리가 뜯기면 식물은 상처 난 ‘고통’을 느낀다. 통각 신호는 상처를 입은 이파리 부위로부터 식물 전체로 전달돼 식물의 다른 부위에 방어 조치를 취하도록 경고한다.

식물에는 감각기관 그리고 뇌나 신경계통이 없다. 단지 처음 씨를 뿌린 장소에서 자라 햇빛을 받고 토양으로부터 양분을 흡수한다. 하지만 누가 그들에게 해를 끼치고자 하면, 식물은 그것을 느낀다고 한다.

위스콘신 대학교의 최근 연구에 의하면 식물의 이파리로부터 사람과 유사한 통각 신호가 방출돼 가까운 이파리에 다가올 위험을 경고한다.

연구팀은 굶주린 곤충으로부터 방어하기 위해 이런 식물의 반응이 나타나는데, 이파리는 상당히 민감해 애벌레의 작은 움직임까지도 느낄 수 있다고 설명했다.

위협에 대한 식물의 통신 시스템 작용을 밝혀내기 위해 위스콘신 대학의 연구자들은 실험실에서 가위로 이파리를 자르고 애벌레가 이파리를 먹게 해 식물의 반응을 관찰했다.

연구자들은 처음에는 갓에 유전자 변형을 가했다. 또 발광성이 있는 녹색 단백질을 사용해 식물 속 칼슘 함유량 변화를 현미경으로 관찰했다.

그 결과 식물체 내의 미네랄 함량이 상승하면 빛이 나온다는 것과 식물이 손상을 입었을 때도 빛이 나오며, 심지어 이파리에 가볍게 닿아도 비슷한 반응을 보인다는 것을 발견했다.

연구자들은 식물이 칼슘을 함유한 화학물질을 신속히 방출하는 것은 일종의 ‘경고반응’이라고 밝혔다. 이는 인간 및 다른 동물의 통각 반응과 유사하다.

포유동물들에게 있는 신경세포는 글루타민산이라고 불리는 아미노산을 방출한다. 글루타민산은 칼슘의 생산을 촉발해 해당 부위로부터 세포에까지 전달한다.

연구원 사이먼 길로이(Simon Gilroy) 박사는 “식물체가 녹색 동물인 것은 아니다’라면서도 “식물은 다르긴 하지만, 어떤 때는 식물체 내의 작용방식이 동물체 내의 작용방식과 유사하다”고 말했다.

과학자들에 따르면 해충에 물리는 것부터 찢기는 것까지, 이파리에 대한 어떤 유형의 침범에도 이러한 반응이 촉발될 수 있다. 이것이 식물 전체에 대한 연쇄작용을 가져온다.

위스콘신 대학 식물학자 토요타 마사츠구(豐田正嗣) 박사가 이끄는 연구팀은 논문에서 “식물은 초식동물의 공격과 같은 국부적인 손상 또한 감지할 수 있다”고 밝혔다.

토요타 박사는 “식물은 이러한 정보를 식물체 내 전체에 전달해 미손상 부위의 방어작용을 급속히 활성화한다”고 설명한다.

그것은 도미노 효과 같은 것인데, 식물체 내의 멀리 떨어진 위치에서도 통신할 수 있게 한다. 연구자들은 식물이 공격을 받을 때, ‘고통’이라는 방어 반응이 호르몬의 방출을 잇달아 자극할 수 있다고 말했다.

이 호르몬은 악취가 나는 유해 화학물질을 방출해 침입하는 곤충을 쫓아낸다. 어떤 식물은 악취 호르몬을 방출해 식물에 기생하는 나나니벌을 유인하는데, 나나니벌은 식물에 해로운 곤충들을 잡아먹는다.

이 연구결과는 ‘사이언스’에 게재됐다.

쉬지아린(許家琳) 기자

<저작권자 © 대기원시보 무단전재 및 재배포금지>
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