독버섯 아니고 식물이라고? 기생 식물의 놀라운 진화 [핵잼 사이언스]

[서울신문 나우뉴스]식물은 광합성을 통해 지구 생태계를 지탱하는 일차 생산자다. 지구상의 모든 동물은 식물을 먹거나 혹은 이 식물을 먹은 다른 동물을 먹으며 살아간다. 하지만 그렇다고 해서 식물도 광합성만 하는 것은 아니다. 광합성도 하지만 곤충을 잡아 부족한 영양분을 보충하는 식충 식물은 이미 잘 알려진 사례다.

식충 식물처럼 유명하진 않지만, 여기서 더 나아간 식물이 바로 기생 식물이다. 기생 식물은 광합성이 아니라 아예 숙주 식물에서 영양분을 가로채는 살아가는 방식을 선택한 식물이다. 기생 식물로 오랜 진화를 거듭하면 아예 외형조차 식물과 너무 달라져서 독버섯 같은 외형을 한 예도 있다. 

사진=발라노포라과 (Balanophoraceae)에 속하는 기생 식물. (Credit: Ze Wei, Plant Photo Bank of China, Nature Plants)

캐나다 브리티시 컬럼비아 대학의 시아올리 첸 박사가 이끄는 연구팀은 발라노포라와 다른 기생 식물인 사프리아의 유전자를 분석했다. 연구팀은 기생 식물의 유전자가 다른 식물보다 적을 것으로 예상했다. 동물인 기생충의 경우에도 숙주에 의존한 삶을 살아가기 때문에 주요 물질을 합성하는 능력이나 소화 기능 등이 많이 퇴화하고 알을 많이 낳을 수 있게 생식 기관만 커지는 경우가 적지 않다.

연구 결과 연구팀은 발라노포라와 사프리아 유전자의 28%와 38%가 사라졌다는 사실을 확인했다. 이 기생 식물들은 숙주 식물에 관을 뻗어 숙주 조직과 키메라 조직을 만든 후 영양분을 직접 빨아들여 생활한다. 그런 만큼 광합성에 필요한 유전자는 물론이고 뿌리를 만드는 유전자, 생존에 필요한 필수 물질을 생산하는 능력이 퇴화해 있었다.

예를 들어 기생 식물은 식물 대사의 필수적인 물질인 아브시스산(ABA·abscisic acid) 합성 능력이 빠져 있는데, 숙주 식물에서 가로채기만 하면 되기 때문이다. 물론 광합성 관련 효소나 잎을 만드는 유전자 중 상당수도 역시 존재하지 않거나 기능을 하지 못한다.

이런 극단적인 기생 식물의 존재는 생물 진화에는 특별한 방향이나 한계가 없다는 사실을 보여준다. 생존에 유리하다면 식물도 얼마든지 광합성을 포기할 수 있고 산호처럼 동물이지만, 광합성 조류와 공생하면서 식물 같은 삶도 살 수 있다. 삶에는 한 가지 정답만 있는 게 아니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com