식물은 똑똑하다.hwp문제는 식물이 똑똑하냐 그렇지 않으냐가 아니라, 우리가 식물을 이해할 수 있을만큼 충분히 똑똑하냐 그렇지 않으냐다.
- 이언 볼드윈
1장 식물은 왜 위로 자랄까?: 중력의 비밀
평형석: 뿌리 끝에 있는 특정 세포에서 녹말로 된 작은 알갱이
“식물세포 '중력센서'는 작은 기울기도 민감 감지한다”
“식물세포 '중력센서'는 작은 기울기도 민감 감지한다”
가재의 평형석 실험: 쇠구슬, 사람의 평형기관
포물선 비행: 무중력상태 경험
- 성장 신호는 평형성의 압력으로 발생하는 것이 아니라 세포벽과의 접촉만으로도 가능하다는 증거.
2장 먹이를 찾아서: 곤충은 간식거리
일반적인 먹이 섭취로 부족할 때 식물은 동물 사냥에 나서기 때문이다.
곤충 잡는 기술은 식물마다 다르다. 하지만 보통의 잎이 함정으로 바뀌는 것이라는 점에서는 똑같다.
수컷 개구리들은 암컷을 유혹할 때 소리를 낼 수 없는 상황에서는 손짓으로 하는 윙크를 보낸다고 한다. - 울마르
벌레잡이통풀
통발은 세상에서 제일 민첩한 식물이다.
기생식물: 악마의 실, 마녀의 구두끈
150여종의 실새삼
씨앗에서 제공받을 수 있는 영양분의 양은 3일 정도.
“미국실새삼 새싹 하나를 어린 토마토 옆에 자라게 했지요. 그리고 그 과정 전체를 저속 촬영한 겁니다.” 토마토의 어린 줄기는 숨을 쉬고 있는 것처럼 보인다. 크기가 몇 밀리미터에 불과한 미국실새삼 새싹은 전혀 다르다. 초조한 듯한 모습으로 뭔가를 더듬어 찾고 있다.
순간 미국실새삼 새싹이 갑자기 방향을 틀어 일로매진한다. 녀석은 오로지 토마토 줄기를 향해 싹을 뻗는다. 미국실새삼 새싹은 토마토와 도킹을 하고 토마토 줄기를 여러 번 휘감는다. 미국실새삼은 토마토의 존재를 인식하고 적극적으로 토마토 쪽으로 이동한 것이다. 실새삼이 냄새를 맡고 그 냄새를 따라가면서 숙주식물을 찾는다는 것은 의심의 여지가 없다. 식물은 냄새를 맡을 수 있고 누구 냄새인지 안다.
- ‘2장 먹이를 찾아서 : 곤충은 간식거리’
3장 식물의 방어작전 ①: 곤충을 호위병으로!
식물 특유의 방어술은 합리적으로 철저히 통제하는데 있다.
아카시아 가시와 동물, 가시와 개미 애벌레 주거 공간
아카시아는 호위병을 동물과 식물계의 경쟁자들에게도 파견한다.
사탄개미는 자기가 살려고 싸운다는 것이다.
이파리의 영양덩이와 꽃 밖 꿀샘 - 잎자루의 넥타(사탄개미의 취향에 맞게).
비겁한 개미
개미와 공생하는 식물:
목수개미와 벌레잡이통풀의 공생: 벌레잡이통풀은 꼬인 줄기 부분에 주거 공간을 제공해준다. 목수개미는 벌레잡이통풀의 천적인 바구미 공격
벌레잡이통풀 안의 올챙이 세 마리가 주는 연구과제?
네펜테스 비칼카라타의 큰 특징은 뾰족한 가시가 두 개 달려 있다는 점이다. 비칼카라타는 왜 이런 요란한 장식을 하고 있을까? 누구에게 대적하려는 걸까? 아니면, 전혀 다른 목적으로 사용하는 게 아닐까? 흔히 두 개의 가시는 새나 설치류 같은 것들이 먹이를 훔쳐가지 못하게 막는 용도라고 알려져 있다.
하지만 네펜테스 알보마르기나타도 그런 보호 장치 같은 것은 없지 않은가. 따라서 방어용이라는 주장은 설득력이 없다.
목수개미들이 계속 뚜껑 아랫면을 기어 다니며 절묘하게 균형을 잡고는 두 가시 맨 끝의 뾰족한 부분에서 떨어지는 넥타를 빨아 마신다. 몇 초간 그렇게 먹고 나서는 다시 포충낭 가장자리 바로 밑에 있는 은신처로 잽싸게 돌아간다. 놀라운 일이다. 송곳니는 결국 넥타를 만들어내는 기관이었던 것이다.
(…중략…)
바구미는 잠시 머뭇거리더니 새 먹잇감인 알보마르기나타의 포충낭쪽으로 다가간다. 그때 목수개미 하나가 바구미의 다리를 가차 없이 물고 늘어진다. 이윽고 다른 목수개미들이 벌떼같이 달려든다. 녀석들은 본능적으로 갑각이 없는 관절 부위를 물어뜯는다. 바구미는 패닉 상태다. 말리스는 목수개미들이 바구미를 물고 포충낭 가장자리로 끌고 가서 알보마르기나타의 소화액 속으로 떨어뜨리는 장면도 봤다고 한다. 개미들이 주인집 벌레잡이통풀에게 바구미를 먹이로 상납한 것이다.
갈대의 다이어트 작전
야생 감자의 끈끈이 전략
고무나무의 유액
4장 식물의 방어작전 ②: 독극물을 투입하라!
모든 식물은 화학적 방어물질을 생산한다.
척박한 땅의 식물들은 소화를 방해하는 페놀 성분을 많이 함유하고 있다.
미네랄이 부족한 토양에서 자라는 식물들은 탄닌과 같은 독성 화학물질을 만들어 적의 공격을 방어하는 경우가 많다.
상황에 맞게 스스로를 방어한다.
쿠두영양의 대량 폐사: 나무의 반격(탄닌 성분)
레밍의 집단 자살: 트립신 저해물질로 과부하가 걸린 췌장이 3배로 커진다.
20세기 중반, 레밍의 대량 폐사에 대한 희한한 설명이 인기를 끌었다. 소문 유포자는 미국의 만화영화 제작자 월트 디즈니였다. 1954년 디즈니는 시리즈물 「진짜 야생의 모험(True Life Adventure)」을 만들었는데 레밍이 서로 밀리고 부대끼면서 절벽을 넘어 바다로 잇달아 떨어진다. 그 영화 때문에 레밍의 집단 자살이라는 표현이 아주 유명해졌다.
생물학자들은 레밍이 삶에 염증을 느껴 자살을 한다는 식의 설명에 대해 처음부터 회의적이었다. 그런데 디즈니의 「진짜 야생의 모험」이라는 영화가 별로 진짜가 아니라는 사실이 밝혀졌다. 영화는 캐나다 캘거리에 있는 스튜디오에서 찍었다는 사실이 밝혀졌다. 레밍 무리는 사실 수십 마리를 눈 덮인 회전 원반에 올려놓고 기어가게 한 것이었다. 절벽에서 뛰어내려 죽는 장면도 연출이다. 그것은 자발적인 행동과는 전혀 다른 것이었다. 레밍의 죽음의 행렬은 완벽한 속임수를 쓴 영화에서나 가능한 일이다.
그래도 수수께끼는 여전히 남는다. 레밍은 왜 갑자기 떼로 죽었을까? 한창 개체수가 급증했다가 이듬해가 되면 거의 완전히 사라지는 이유는 무엇일까?
- ‘4장 식물의 방어 작전 ②: 독극물을 투입하라!’ 146쪽
5장 동맹군을 찾아라: 사막의 SOS
들불이 나면 싹을 틔우는 야생 담배: 재와 숯으로 변한 나무 냄새를 감지하고 싹을 틔운다.
야생담배의 생존 투쟁: 곤충의 1차 습격 이후 자스몬산- 창상호르몬- 이 뿌리로 전달, 뿌리에서 세포 가동방식을 전환 니코틴을 만들어낸다.
니코틴에 면역된 박각시나방(독일어: 담배라면 환장하는 곤충)
보통 14일을 사는 동안 모두 1,000개의 알을 낳는다.
담배의 전략: 니코틴 생산을 줄이고 소화 저해물질 분비하면서 구조 요청을 공기 중에 보낸다. 포식자 긴노린재를 부른다.
식물은 공기에서 흡수하는 이산화탄소의 3분의 1 이상을 향 물질 생산에 투입한다.
6장 뿌리들의 전쟁: 지상전과 지하전
10억 달러짜리 딱정벌레: 서부옥수수뿌리잎벌레
뿌리의 두뇌
옥수수는 공격을 받으면 베타카리오필렌이라고 하는 가스를 배출한다. 이 가스는 흙 속에 침투해 선충들에게 전달된다.
대부분의 옥수수 종은 벙어리가 돼 버렸다.- 화학적 목소리 거세
매해 똑 같은 단종 재배보다는 윤작을...
사과산을 좋아하는 고초균
이웃들과의 경쟁: 호두나무- 낙엽이 분해 될 때 주글론 화학물질 생성, 유칼립투스, 침엽수
내 뿌리와 남의 뿌리는 명백히 구분하면서도 친척끼리는 서로 알아본다.
한 모체에서 나온 서양갯냉이: 한 화분에서는 서로에게 관대해졌다.
애기장대(Arabidopsis)는 이파리를 공격당할 경우 땅속에 있는 방어자들을 불러들여 반격한다. 어떻게 그럴 수 있는지 잘 상상이 안 가지만, 베이스 교수는 멋진 ‘증거사진’을 찍는 등 치밀한 검증작업을 거쳐 그런 사실을 밝혀냈다. 그 과정은 다음과 같이 정리할 수 있다.
애기장대 이파리들이 병원균의 습격을 받는다. 적은 녹농균이라고도 하는 슈도모나스Pseudomonas 박테리아이며 잎마름병을 일으킨다. 감염 후 며칠만 지나면 애기장대 이파리들은 누렇게 변한다. 단 아무 방어 조치도 하지 않을 경우다.
그러나 애기장대는 반격에 나선다.
애기장대가 뿌리에 신호 물질을 보내면 뿌리는 사과산을 만들어 토양에 배출한다. 사과산은 고초균이라고 부르며, 땅속에 서식하는 박테리아Bacillus subtilis에게 일종의 신호로 작용한다. 고초균 대부대가 움직이기 시작한다. 온통 편모로 무장한 고초균들은 영양분이 많은 사과산 쪽으로 헤엄쳐 가서는 뿌리 주변에 달라붙어 엷은 막을 형성한다. 정상적인 경우에는 이런 장면을 볼 수 없다. 하지만 하시 베이스 교수팀은 박테리아가 빛을 내도록 처리함하여 뿌리 주변으로 몰려든 장면을 촬영해냈다.
- ‘6장 뿌리들의 전쟁 : 지상전과 지하전’ 213쪽
7장 번식: 떨어져서 하는 섹스
모든 생명체는 그 모두가 후손을 낳기 위한 목적으로...
자연에서의 꽃은 생식기를 최대한 효과적으로 노출하기 위한 방편일 따름이다.
꽃은 곤충의 복지를 염려한다.
꿀은 곤충을 위한 배려, 무늬는 꿀이 있다는 표시
밤에 피는 꽃은 표시가 없다. 대시니 향이 진하다.
내려앉을 수 있게, 미끄러지지 않게 보풀, 길 표시.
곤충들도 습관의 노예이다.
*슈프렝겔 [꽃의 구조와 수정에 관한 자연의 새로운 비밀]
-자연에서 속임수라는 현상을 최초로 발견한 인물
천남성의 속임수.
거울난초의 속임수: 가짜 암벌로 위장
8장 커뮤니케이션: 식물의 언어
식물은 듣는 게 아니라 냄새 맡는다.
냄새 만들기와 맡기의 대가이다.
라이머콩의 신호: 넥타와 향기로 개미와 맵시벌을 부른다.
이웃에 대한 경고 메세지 보다는 도청 시스템이라고 해야.
서로 말하는 나무들이 아닌 서로 엿듣는 나무들.
접촉에 예민하다.
빨간명아주
9장 신경 대신 전기 신호로
파리지옥이 강한 침을 발휘하는 것은 일종의 수압 차이를 이용하기 때문이다.
마취당한 미모사
식물은 화학적 존재일 뿐 아니라 전기적 존재이다.
무궁화 암술은 꽃가루가 수분이 되자마자 10에서 15차례의 전기 신호를 잇달아 축포 쏘듯이 발산한다.
10장 씨앗의 기묘한 모험
어류의 난황낭
개미와 식충식물 공생관계 미스터리 풀렸다
개미와 식충식물의 공생관계가 밝혀졌다고 사이언스데일리가 27일 보도했다. 보르네오섬에 서식하는 식충식물 ‘네펜테스(Nepenthes bicalcarata)’를 관찰한 과학자들은 이 식물의 꽃꿀과 포충낭에 잡힌 벌레를 먹고 사는 개미(Camponotus schmitzi)와의 관계를 주목했다. 개미들은 미끈미끈한 포충낭을 아무렇지도 않게 지나다니고 포충낭에 들어가 소화액 속에서 헤엄을 치고 꽃꿀을 빨아 먹거나 잡힌 벌레들을 양식으로 삼는다.
일단 개미들은 포충식물을 이용하는 것으로 보였지만 네펜테스는 무엇을 얻는지가 과학자들의 풀리지 않는 숙제였다. 개미들이 서식하는 네펜테스는 그렇지 않은 것에 비해 더 크게 자라 개미와의 관계가 ‘공생 관계’임은 분명해보였다.
영국과 브루나이 과학자들은 새 연구를 통해 개미들이 서식하는 네펜테스가 그렇지 않은 것에 비해 더 많은 질소를 흡수한다는 사실을 발견했다. 개미들은 포충낭을 깨끗이 청소해 줌으로써 벌레잡이 효율을 높이고 소화액 속에서 양분을 훔쳐가는 모기 유충들을 잡아먹어 식물을 보호하는 것으로 나타났다.
연구진은 또 왕성한 식욕으로 모기 유충을 잡아먹은 개미들이 배설물을 떨어뜨려 식물에 돌려준다는 사실을 발견했다고 밝혔다. 연구팀은 “개미의 이런 독특한 행동이 식충식물과의 복잡한 관계에서 중요한 역할을 하는 것이 분명하다”고 밝혔다. 과학자들은 개미와 식충식물, 모기유충 사이의 이런 상호작용은 식물이 양분을 도둑맞아 입게 될 손해를 줄이는 새로운 형태의 상리공생이라고 말했다. 이 연구는 미국 공공과학도서관 학술지 ‘PLoS onE’에 발표됐다.
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