[표지로 읽는 과학] 식물이 쉽게 부러지는 이유에 '한걸음'

사이언스 제공

식물은 매우 연약하다. 손으로 꺾으면 쉽게 부러지고 작은 곤충의 이빨로도 외피가 쉽게 뜯겨나간다. 식물 세포는 매우 불안정하게 연결됐기 때문이다. 안정적이지 않은 구조의 식물 세포들이 서로 신호를 주고받으며 식물의 형태를 유지하고 생장하는 메커니즘은 학계의 주된 연구 주제 중 하나였다.

국제학술지 '사이언스'는 이번 주 표지로 식물을 구성하는 세포가 서로 연결된 이미지를 실었다. 두 개의 세포벽은 작은 가닥들로 연결됐다. 이 작은 가닥들은 세포소기관중 하나인 소포체다. 소포체는 세포의 핵을 감싸는 핵막이 연장돼 그물모양으로 생성된 구조다. 

앞서 소포체가 식물의 세포들을 연결한다는 사실은 알려졌지만 소포체가 어떻게 형성되고 식물 세포를 연결하는 역할을 수행하는지는 그간 밝혀지지 않았다. 지치앙 리 프랑스 보르도대 교수 연구팀이 31일(현지시간) 사이언스에 발표한 연구 결과에선 식물 세포 간 '채널' 역할을 하는 소포체의 형성 메커니즘이 자세히 소개됐다.

연구팀은 배추과 식물인 애기장대를 전자단층촬영해 소포체가 식물 세포를 연결하는 과정을 관찰했다. 분석 결과 식물 세포는 불완전한 분열을 일으키며 다른 세포와의 다리 역할을 하는 소포체를 형성했다. 애기장대는 유전체 구성이 완전하게 밝혀진 식물로 식물의 유전적 구조를 연구하는 데 흔히 사용된다.

불완전한 분열이란 세포가 완전히 나눠지지 않고 일부가 연결된 상태로 남아 있는 현상을 의미한다. 본래 세포와 완전히 분리되지 않은 상태에서 생성된 소포체는 다른 세포와 연결돼 식물 세포들이 정보를 교환하고 조율하도록 만들었다. 소포체가 형성되는 과정에선 식물의 발달에 관여하는 식물 호르몬인 사이토카인이 생성됐다.

소포체는 또 식물 세포가 분열하는 과정이 안전하게 진행되도록 수축하면서 통로를 부분적으로 폐쇄하거나 개방했다. 소포체의 일련의 작용은 고해상도 현미경과 그래픽 모델링을 통해 확인됐다. 연구팀은 "식물 세포가 서로의 소통을 촉진하기 위해 불완전한 분열을 일으키는 방식을 밝혀냈다"며 이번 연구의 의미를 밝혔다. 

<참고 자료>

- 10.1126/science.adn4630

[박정연 기자 hesse@donga.com]