싸우는 식물

이나가키 히데히로/김선숙

더숲/2018.11.2.

sanbaram

우리는 식물을 떠나서는 하루도 살 수 없다고 할 수 있을 만큼 식물과 밀접한 관계를 맺고 산다. 그러나 무심히 지나치는 일상 속에서 우리 눈에 식물이 들어오지 않는다. ＜싸우는 식물＞은 우리 주변의 식물 특히 잡초에 대한 이야기를 풀어 놓는다. 저자는 농업생태학, 잡초 과학, 농업 연구에 종사하면서 저술과 강연으로 대중에게 식물의 매력과 다양한 이야기를 들려주는 일본의 대표적인 식물학자다. 오카야마대학 대학원 농학 연구과에서 잡초생태학을 전공하고 농학 박사학위를 받았다. 1995년 시즈오카현 농림기술연구소 등을 거쳐 현재 시즈오카대학 대학원 교수로 일하고 있다. 쓴 책으로 ＜재밌어서 밤새 읽는 식물학이야기＞, ＜풀들의 전략＞, ＜이토록 아름다운 약자들＞, ＜식물도시 에도의 탄생＞, ＜도시에서, 잡초＞, ＜잡초의 성공전략＞ 등이 있다.

＜싸우는 식물＞은 식물의 시각에서 세상을 입체적으로 바라보게 한다. 식물에 대한 새로운 관점을 통해 우리가 살아가는 세계를 들여다보게 하고, 자연계의 공존에 대한 의미를 되돌아보는 기회를 마련한다. 내용은 6개의 주제로 구성되어 있다. 1. 식물 vs 식물에서 투쟁하는 식물들을 다루고, 2. 식물 vs 환경에서는 고난을 이겨내는 싸움의 기술을. 3. 식물 vs 병원균에서는 식물의 방어태세를 설명하며, 4. 식물 vs 곤충에서는 정면충돌은 통하지 않는다. 5. 식물 vs 동물에서는 ‘먹고 먹히는’ 관계에서 식물이 살아가는 법을 설명하며, 6. 식물 vs 인간에서는 이용하고 이용당하는 끝없는 겨루기를 내용으로 하여 설명하고 있다.

“메꽃의 성장 속도는 나팔꽃보다 더 빠르다. 나팔꽃은 두 개의 떡잎이 나온 뒤 본잎이 나오고 나서 덩굴부터 뻗어간다. 그러나 메꽃은 다르다. 놀랍게도 쌍떡잎이 나온 후 본잎이 나오기도 전에 먼저 덩굴부터 뻗는다. 경쟁 식물보다 조금이라도 빨리 성장하려고 먼저 덩굴을 뻗는 것이다.(p.16)” 잎이나 줄기 못지않게 땅속에서 벌이는 보이지 않는 싸움은 치열하다. 식물은 물과 영양분을 빨아들이고자 땅속으로 뿌리를 뻗는데, 마찬가지로 다른 식물도 살아남고자 뿌리를 뻗는다. 한정된 땅 속의 수분과 영양분을 서로 빼앗으려고 경쟁해야 한다.

“일반적으로 식물간의 경쟁에서 어떤 식물이 방출하는 물질이 다른 식물의 성장을 억제할 때 쓰인다. 호두나무나 적송 아래에는 덤불이나 다른 나무가 나지 않는다고 한다. 호두와 소나무의 뿌리에서 나오는 물질이 다른 식물의 성장을 막기(타감작용) 때문이다.(p.35)” 우리나라 남부지방에 주로 피는 양미역취는 보통 1-1.25미터까지 자란다. 일본의 양미역취는 보통 2-3미터나 된다. 그런데 일본에서 최근에는 50센티미터 정도일 때 꽃을 피우는 모습도 자주 볼 수 있다. 어째서 그토록 왕성한 번식력을 보이던 양미역취가 다소곳해졌을까? 그 원인 중 하나는 ‘자가 중독’이다. 양미역취는 독성이 있는 화학물질로 주위 식물을 차례로 몰아내고 일방적인 승리를 거두었다. 그런데 다른 식물이 없으니 상대를 공격해야 하는 양미역취의 독성분이 그 자신에게 영향을 미쳐 자기의 성장을 방해하게 된 것이다.

“광합성은 햇빛이 있는 낮에 이루어지므로 식물은 수분의 증발이 심한 낮에 기공을 여닫는다. CAM 광합성 장치는 흡기용 장치를 별도로 분리함으로써 이 문제를 해결했다. 즉, 기온이 낮고 수분의 증발이 적은 야간에 기공을 열어 이산화탄소를 받아들이고 농축하여 모아둔다.(p.53)” 낮에는 기공을 완전히 닫고, 저장한 이산화탄소를 공급하여 광합성을 한다. 이렇게 낮과 밤으로 장치의 기능을 구분하여 수분 증발을 억제하는 데 성공한 식물이 사막에 사는 선인장이다. 혹독한 환경에 적응하며 식물은 생존해 왔다. 질경이와 별꽃은 사람이나 동물의 발에 밟혔을 때 신발이나 발에 붙어 씨를 퍼트린다. 질경이와 별꽃에는 사람에게 밟히는 일이 더는 역경도, 견뎌야 하는 고난도 아니다. 사람에게 밟혀야 종자를 퍼뜨릴 수 있으므로 밟히지 않으면 오히려 곤란해진다. 길가의 질경이와 별꽃은 도리어 지나가는 사람이 밟아주길 원한다.

“식물은 병원균에서 나오는 유도체를 감지하고 방어 체계에 시동을 건다. 그때 병원균은 방어 체계가 작동되지 않게 하는 물질을 방출한다. 이것을 억제인자라고 한다. 이렇게 병원균은 억제인자를 이용하여 식물의 유도체 감지장치를 고장 낸다.(p.75)” 식물의 잎 표면은 두꺼운 왁스 층으로 씌어 있다. 이것이 성벽처럼 병원균의 침입을 막는다. 게다가 병원균은 수분이 있으면 번식하기 쉽다. 그러므로 식물은 잎을 왁스로 코팅해 젖지 않게 한다. 이렇게 해서 적이 공격할 근거지를 확보하지 못하도록 방해하는 것이다. 또한 왁스 층 아래의 벽에는 항균물질을 축적해 둔다. 그러나 식물에도 침입하기 쉬운 입구가 존재한다. 그것이 ‘기공’이다. 식물의 잎 뒷면에는 기공이라는 호흡하는데 쓰이는 환기구가 있다. 이 기공이 병원균의 침입구가 되어버리는 것이다.

“엽록체는 원래 독립된 생물이었다고 볼 수 있다. 엽록체는 광합성을 하는, 시아노박테리아(남세균)라고 불리는 세균이었다. 시아노박테리아가 단세포생물에 들어가 공생하게 된 것으로 본다. 이것이 바로 연구에서 지지하는 ‘세포 공생설’이다.(p.103)” 미토콘드리아와 공생한 생물 일부가 그다음에 시아노박테리아와 공생함으로써 엽록체를 손에 넣었다. 이렇게 해서 미토콘드리아만을 지닌 동물과 미토콘드리아와 더불어 엽록체를 지닌 식물이 탄생한 것이라고 한다.

“서양에서 창가에 많이 장식하는 꽃은 제라늄이다. 단순히 거리를 장식하려고 제라늄을 놓는 것은 아니다. 제라늄으로 장식하는 데는 이유가 있다. 제라늄은 향기가 있어 벌레가 싫어한다. 그것을 이용해 집 안에 벌레가 들어오지 않도록 하고자 창가에 장식한 것이다.(p.114)” 또한 제라늄은 벌레를 퇴치함으로써 악귀가 들어오지 못하도록 창문에서 집을 지키는 액막이로서의 임무도 담당했다. 한편 쥐방울덩굴은 아리스톨로크산이라는 독성분으로 자신을 지키는 독초다. 놀랍게도 호랑나빗과에 속하는 사향제비나비 유충은 독초인 쥐방울덩굴의 잎을 먹고 산다. 쥐방울덩굴의 독성분을 먹을 뿐 아니라 이 독성분을 자기 몸속에 축적한다. 포식자인 새는 이 독성분 때문에 사향제비나비 유충을 잡아먹을 수가 없다. 이렇게 해서 사향제비나비는 쥐방울덩굴의 유독 성분을 이용해 자신을 지킨다.

“인간 같은 포유동물은 독성이 있는 것을 ‘쓴맛’으로 인식하고 거절하지만, 파충류는 독성 물질에 둔감하다고 한다. 공룡도 유독식물을 식별하지 못하고, 지나치게 섭취해버린 것은 아닐까?(p.160)” 어쩌면 공룡 멸종의 직접적인 계기는 소행성의 충돌인지도 모르지만, 아무튼 식물의 진화에 따라 공룡이 차츰 쇠퇴의 길을 걷게 된 것은 분명하다. 인간은 유독 성분을 입에 넣으면 혀가 감지하여 쓴맛이나 매운맛을 느낀다. 그 덕에 독성분을 먹지 않고 뱉어낼 수가 있다. 인간의 미각은 음식을 맛보려고 발달한 것이 아니다. 영양가가 높고 안전한 것은 달콤하고, 해로운 것은 씁쓸하다는 것을 알고 위험으로부터 생명을 지키고자 획득한 것이다.

“오스트레일리아에 사는 코알라는 유칼립투스 잎을 먹는 것으로 유명한데, 유칼립투스는 독성 식물이다. 코알라가 유칼립투스밖에 먹지 않는다는 것은 독초만을 먹이로 삼는다는 뜻이다. 코알라는 맹장이 2미터나 되는데, 이는 포유류 중에서 가장 길다. 이 맹장 내의 세균이 유칼립투스의 독을 해독한다.(p.165)” 이처럼 포유동물도 식물이 함유한 유독 성분을 속수무책으로 보고만 있지는 않고 그에 맞춰 진화를 하게 된 것이다. 호랑가시나무는 젊을 때만 가시가 있다. 노목이 되면 가시가 없어지고 잎이 둥글어진다. 나무가 늙으면 가시를 잃는 데는 이유가 있다. 삐쭉삐쭉한 잎은 동물에게 먹히지 않는다는 이점이 있지만, 삐쭉삐쭉한 만큼 잎의 면적은 작아진다. 일조량이 적은 겨울에는 가능한 한 잎을 펼쳐서 햇빛을 조금이라도 더 받아야 한다. 그래서 키가 작은 젊은 나무일 때는 가시로 잎을 보호하지만, 나무가 커져 동물에게 먹힐 걱정이 없어지면 불필요한 가시는 없애고 햇빛을 많이 받을 수 있게 한다.

“‘멈춤’ 신호는 멀리서도 알아볼 수 있는 ‘빨간색’으로 정해졌다. 파장이 긴 붉은색 빛은 다른 색 빛보다 멀리까지 닿기 쉬운 성질이 있다. 그렇기에 멀리서도 인식되기 쉽게 열매는 붉은색으로 바뀌는 것을 선택한다. 또한 식물은 녹색을 띠므로 녹색의 정반대 색깔인 빨간색은 특히 눈에 잘 띈다.(P.187)” 덜 익은 열매는 잎과 같은 녹색이어서 눈에 잘 띄지 않는다. 또한 단맛이 아니라 오히려 씁쓸한 맛이 난다. 이것은 씨가 아직 익지 않았을 대 먹히면 곤란하므로, 쓴맛 물질을 축적해 열매를 지키는 것이다. 예컨대 떫은 감에 함유된 탄닌이나 아직 덜 익은 녹색 여주에 포함된 모모르테신과 카란틴은 열매를 지키는데 쓰이는 물질이라는 것이다.

“자연계는 ‘약육강식’, ‘적자생존’의 세계다. 물론 규칙도 도덕도 없다. 모든 생물이 이기적으로 행동하고, 상처를 받으며, 서로 속이고 죽이면서 끝없는 싸움을 벌인다. 거기에는 죽이느냐 죽임을 당하느냐하는 의리 없는 싸움뿐이다.(p.232)” 식물은 균류와 싸운 끝에, 균류의 침입을 막는 것이 아닌 함께 사는 길을 택했다. 꽃가루를 노리는 곤충은 꽃가루의 운반책으로 쓰며 공생의 협력 관계를 구축했다. 또한 동물과의 싸움을 통해 씨방이 먹히는 피해를 막는 것이 아니라 밑씨를 지키던 씨방을 이용하는 방법을 고안해냈다. 씨방을 비대하게 하여 열매를 만들고, 동물과 새에게 먹이로 주는 대신 씨를 옮기게 진화 했다.

“다른 생물과 공존 관계를 구축하려고 식물이 한 일, 그것은 자신의 이익보다 상대의 이익을 우선하고 먼저 챙겨줌으로써 서로 이익을 가져오는 것이었다.(p.233)” 그런데 인류는 어떤가? 인류는 전 세계의 자연을 정복하며 다른 생물을 철저히 무찔렀다. 이제 인류는 단 하루에 100종의 생물을 멸종으로 내몰고 있다. 지금이라도 늦지 않았으니 자연과 공존할 수 있는 쪽으로 생각을 바꿔야 한다고 저자는 강조한다. 우리 주변의 식물에 대해 관심을 가진 사람들이 이 책을 읽으면 많은 지식을 얻을 수 있을 것이다.

일반 식물은 C3회로라는 장치로 광합성을 한다. C3회로의 명칭은 맨 처음 만들어진 생성물이 탄소 수가 세 개인 3포스포글리세린산이라는 데서 유래했다. 그런데 C4식물에는 이런 보통의 광합성회로 외에도 C4회로라 불리는 고성능 광합성 장치가 있다. C4 회로에서는 회로의 첫 번째 탄소가 네 개의 옥살아세트산을 생성한다. p.50

자동차의 터보 엔진은 공기를 압축하여 대량의 공기를 엔진에 보냄으로써 출력을 높이는 장치다. 광합성의 C4 회로는 터보차저처럼 이산화탄소를 압축한다. 그리고 엔진인 C3 회로에 이산화 탄소를 보네는 역할을 한다. 이 장치로써 광합성 능력을 비약적으로 높일 수가 있다. p.51

인간이나 동물처럼 움직이는 생물체에 비해 식물은 수동적이고 나약하게만 살아가는

허약하고 단순한 존재로만 여겼지만

여기에도 나름대로의 생존전략과 숱한 고난의 흔적이 진화로 얽혀있다

우리가 배울수 있는 전략이 하찮게 보이는 미물인 식물에게도 있었다

1.식물들이 보이는 놈과 보이지 않는 놈과 치열한 싸움을 벌이고 있읍니다

   그것은 공존이고 공생이 그들의 전략이었읍니다

2.사람과 동물처럼 움직임이 민첩하면 피하고 도망가고 숨고 하면 되는 방식은

  주변의 식물로 하여금 피해를 줌으로써 온전히 자신이 성장의 기회를 갖는다

3.식물이 공생으로 태어났다는 증거가 보이지 않는 세계속에 잠재되어 있읍니다

4.인간에게 익숙한 식물의 화학물질입니다

   인간에게 도움이 되는 화학물질이 식물에게는 자신을 보호하기 위한 보호막 역할을 합니다

5.다양하게 구사하는 식물들의 전략, 우리가 배울 수 있는 부분이 없을까?

   아마도 다양하게 이용할 수 있을 것입니다

6.공존입니까? 공생입니까?

7.해로운 독도 소량씩 조금씩 사용하면 도움이 될 터...

-끝-

＜싸우는 식물＞은 식물의 시각에서 세상을 입체적으로 바라보게 한다. 식물에 대한 새로운 관점을 통해 우리가 살아가는 세계를 들여다보게 하고, 자연계의 공존에 대한 의미를 되돌아보는 기회를 마련한다. 내용은 6개의 주제로 구성되어 있다. 1. 식물 vs 식물에서 투쟁하는 식물들을 다루고, 2. 식물 vs 환경에서는 고난을 이겨내는 싸움의 기술을. 3. 식물 vs 병원균에서는 식물의 방어태세를 설명하며, 4. 식물 vs 곤충에서는 정면충돌은 통하지 않는다. 5. 식물 vs 동물에서는 ‘먹고 먹히는’ 관계에서 식물이 살아가는 법을 설명하며, 6. 식물 vs 인간에서는 이용하고 이용당하는 끝없는 겨루기를 내용으로 하여 설명하고 있다.

“메꽃의 성장 속도는 나팔꽃보다 더 빠르다. 나팔꽃은 두 개의 떡잎이 나온 뒤 본잎이 나오고 나서 덩굴부터 뻗어간다. 그러나 메꽃은 다르다. 놀랍게도 쌍떡잎이 나온 후 본잎이 나오기도 전에 먼저 덩굴부터 뻗는다. 경쟁 식물보다 조금이라도 빨리 성장하려고 먼저 덩굴을 뻗는 것이다.(p.16)” 잎이나 줄기 못지않게 땅속에서 벌이는 보이지 않는 싸움은 치열하다. 식물은 물과 영양분을 빨아들이고자 땅속으로 뿌리를 뻗는데, 마찬가지로 다른 식물도 살아남고자 뿌리를 뻗는다. 한정된 땅 속의 수분과 영양분을 서로 빼앗으려고 경쟁해야 한다.

소나무는 봄에 새로운 솔방울을 만든다. 이것이 소나무의 꽃이다. 곤충을 이용한 방법을 몰랐던 겉씨식물은 바람에 실어 꽃가루를 옮긴다. 솔방울의 인편이 벌어졌을 때 소나무의 꽃가루가 벌어진 솔방울 속으로 침입한다. 솔방울은 닫혀 이듬해 가을까지 벌어지지 않는다. 솔방울 속에서 오랜 세월에 걸쳐 알과 정핵이 형성되고, 드디어 수정이 이루어진다. 알에 묻은 꽃가루에서 꽃가루관이라는 관이 나오고, 그 속을 정핵이 다니며 수정한다. P.182

속씨식물은 암꽃술 안쪽에서 미리 알이 성숙하게 한다. 그리고 꽃가루가 도착했을 때 수정 준비는 완료된다. 꽃가루는 도착하자마자 곧바로 꽃가루관을 펼치고 알에 정핵을 보내 수정을 마친다. 그 사이는 짧게는 몇 분에서 길어야 몇 시간이다. 지금까지 겉씨식물은 꽃가루가 도착하고 나서 수정하기까지 1년 넘게 걸리던 것을 생각하면, 기간을 혁신적으로 단축한 셈이다. P.183

귤은 씨방이 커져 생긴 진짜 과일이다. 그 때문에 나뭇가지에 붙어 있던 자루 부분을 아래로 해서 보면 과일 아래에 꼭지가 있다. 이 꼭지가 꽃받침이었던 부분이다. 마찬가지로 감을 가지에 붙어 있던 자루 부분을 아래로 해서 보면 과일 아래에 꼭지가 있다. 감 열매도 씨방이 비대한 진짜 열매인 것이다. 반면 사과는 씨방이 아니라 꽃받침인 화탁 부분이 비대해져 생긴 것이다. 그래서 사과를 보면 자루 부분에 꼭지가 없지만, 자루 반대쪽을 보면 과일의 패인 부분에 꽃받침의 흔적 같은 것이 있다. p.196

오배자진딧물(오배자면충)이라는 진딧물은 붉나무의 해충이다. 오배자진딧물이 봄에 붉나무 잎의 즙을 빨아 먹으면 자극을 받은 붉나무의 식물체는 이상하게 비대해져서 오배자진딧물을 에워싸듯 혹 모양이 된다. 이것을 일반적으로 충영(벌레혹)이라고 한다. 벌레혹은 곤충에게 자극을 받아서 식물체가 본래의 기능을 잃고 비정상적으로 증식하거나 비대해져 혹 모양이 만들어진 것이다. 말하자면 식물의 암세포 같은 존재다. p.131