식물 혹은 나무는 어떻게 아픈 잎이나 가지를 알 수 있을까요?

저번 포스팅한 블로그에 "식물의 표면 온도와 식물이 낙엽을 만드는 원리는?"를 다시 읽어 보니 설명이 부족하여 어렵게 느껴지더군요. 

다시 수정하려니 이미 읽으신 분들이 많으셔서, 그냥 여기서 정리를 한번 하겠습니다.

 

식물 혹은 나무의 잎이 낙엽이 되는 현상은 본인의 생존과 관계가 있습니다.

특히, 4계절이 있는 우리나라의 경우에는 더욱 낙엽을 만드는 것이 식물 혹은 나무 자신의 생존을 위해서 중요합니다.

 

간단히 정리하면 아래와 같은 내용이 핵심입니다.

 

1. 봄부터 가을까지는 물이 풍부하지만, 겨울부터는 물이 절대적으로 부족하다. 물이 부족한 것을 식물은 어떻게 알게 되는가 ? 식물은 생각하는 뇌가 있는가 ?

2. 특히, 겨울에는 지표면의 온도가 낮아 물의 밀도가 커져 뿌리가 물을 흡수하기 어렵다. 식물 뿌리의 펌프 능력은 얼마인가 ?

3. 그렇다면, 어떻게 먼저 죽여야 할 잎 이나 가지를 어떻게 식물은 알게 되는가 ? 뇌와 같은 감각기관이 있는가 ?

4. 블로그 글처럼 연구결과에 의하면 잎이나 가지 입구의 물이 흐르는 수관을 막기 위한 단백질은 식물에 있는가 ?

 

각각에 대한 답을 쉽게 ? 정리해 설명해 보겠습니다.

1-3. 우리나라의 경우에 겨울철 강수량은 1년 전체 강수량의 약 4% 수준입니다.

따라서, 식물 입장에서는 겨울이 오기 전에 미리 필요없는 부분이 있다면 무조건 제거해야 하는 겁니다.

그럼 그것을 어떻게 식물은 알게 되는가? 바로 식물의 뿌리에 있는 세포들이 펌프처럼 물을 빨아들일 때 센서처럼 작동하여 물이 얼마나 무거워졌는지를 아는 겁니다. 

계속 물을 흡입하고 있던 뿌리 세포로서는 변화의 특성을 빨리 알아차리지 못하면 자신 전체의 생존을 보장할 수 없기에 매우 정확하게 측정하고 있겠죠.

뿌리에서 흡수한 물을 자신의 모든 부분에 보내기 위하여 엄청난 크기의 펌프를 자신이 가지고 있고, 그 펌프를 이용하여 물을 수관을 통해 전달하죠.

그런데 정확히 알 수는 없지만, 분명히 조금 상처가 나거나 광합성율이 감소하는 부분으로는 물이 평상시보다 적게 흘러가게 될 겁니다. 

그럼 식물은 알게 됩니다. 그 놈부터 먼저 제거해야 한다는 것을요...

 

그럼 식물은 뇌가 있는가 ? 

1980년대 중반 Barbara McClintock을 시작으로 하여 최근 2017년 George Bassel 교수 연구팀이 확실히 식물에도 뇌의 기능을 가진 세포들이 존재하고 있다고 증명하였습니다. 물론 국내에서도 2020년 연구결과를 발표한 팀이 있습니다. 

 

그러니 정리하면 충분히 식물은 훌륭한 센서와 뇌를 가지고 먼저 떨어뜨려야 할 부분을 본인이 스스로 인식하고 킬러 단백질을 보낼 준비를 하고 실제로 실행하기도 하는 겁니다.

 

Scissor cell photo from University of Wisconsin plant image teaching collection

 

그렇게 되니 제 실험 결과처럼 그런 부분들의 온도는 낮게 유지될 수 밖에 없는 것으로 설명됩니다. 아래 사진처럼 다른 부분보다 약 3도 정도 낮게요...

 

 

4. 그럼 단백직이 식물내에 있는가?

가만히 생각해보면 우리가 흔히 식물성단백질과 동물성단백질이라는 단어를 쓰고 있으니, 우선 식물과 단백질은 관계가 있군요. 

그렇죠 초식동물들도 적절한 영양 밸런스를 위해 단백질이 필요할 건데, 어디서 단백질을 얻을 까요?

먹는 거라곤 풀뿐인데, 당연히 식물에서 단백질을 흡수하는 겁니다. 

흔히 식물성 단백질은 식물에 존재하는 단백질을 줄여서 말하는 겁니다.

다양한 증거로 식물에는 단백질이 존재하구요, 대표적으로 대두는 콩과 식물 중 가장 단백질 함량이 풍부한데 단백질 함량이 40%나 된다고 합니다.

 

그러니 수관을 막기 위해서는 별도의 다른 방법이 없으니 낙엽을 만들기 위해 가위 세포를 단백질과 함께 보내는 것입니다. 

 

쉽게 이해가 되시나요 ?

 

그렇다면 배가 고플때 본인이 원하면 쉽게 먹이를 먹을 수 없는 곤충들은 어떤 생태적 특성이 있는지 다음번에 포스팅하겠습니다.

 

읽어주셔서 감사합니다.

 

출처 : "식물의 성장과 열화상카메라로 측정된 열적 특성과의 연관성 분석", 한국태양에너지학회 논문집, Vol. 36, No. 2, 2016.04, pp. 1-7.