꽃이 피는 식물은 1억년 전부터 동물과 미생물과 함께 진화해 왔습니다. 그들의 수분매개자인 곤충과 소통한 것 외에도 식물은 놀랍게도 기생, 포식, 혹은 제한된 영양분 등에 의해 부과되는 선택에 대해서도 정교한 행동으로 진화시켰습니다. 이제 식물의 의사소통 방법에 대해 자세히 알아보겠습니다.
식물은 공격받을 때 보디가드인 ‘곤충’을 부른다
배고픈 곤충이 식물을 갉아 먹을 때 많은 식물들은 도움을 요청하는 울음같은 신호를 보냅니다. 휘발성 화학물질을 생성하여 공기 중으로 방출하는 겁니다. 예를 들어 거미, 진드기의 공격을 받은 리마콩 식물은 거미 진드기를 먹는 육식 진드기를 끌어들이는 화학 물질을 방출합니다. 유충의 공격을 받은 옥수수 잎은 화학물질로 이루어진 경보 신호를 방출합니다. 옥수수가 만들어내는 경보 신호는 애벌레의 침샘에 들어 있는 볼리시틴이라는 화합물에 의해 유도됩니다. 우박같은 다른 원인에 의한 손상에서는 반응이 유도되지 않습니다. 기생하는 암컷 말벌은 옥수수의 경보 신호에 유인되어져 애벌레의 몸에 알을 낳는데 바로 그 애벌레는 태어나는 말벌 유충의 먹이가 됩니다.
박각시나방의 공격을 받은 야생담배식물체는 다른 시간에 다른 화학물질을 방출합니다. 기생성 말벌이 활동하면서 박각시나방의 애벌레를 찾아다니는 낮 동안에 식물은 말벌을 유인하는 화학물질을 생성합니다. 박각시나방 성체가 활발하게 활동하는 밤에는 담배식물체가 나방이 알을 낳지 못하게 방해하는 화학물질을 방출합니다.
공격을 받은 식물은 자신을 방어 한다
곤충의 공격을 받아서 생긴 잎의 손상은 많은 식물에서 신호분자를 생성하게 하는데 이것들은 식물체를 따라 이동하여 더 불쾌한 맛을 내거나 먹기 어렵게 만들거나 혹은 독성이 강하게 만드는 반응을 유도합니다. 예를 들면 담배 잎이 손상을 받으면 니코틴을 더 많이 생성합니다. 애벌레의 공격을 받은 무 식물체는 쓴 맛이 나는 화학물질을 생성하고 잎에 가시털을 더 많이 자라게 합니다. 이 손상된 식물의 종자는 강화 된 쓴 맛과 가시가 있는 유식물을 생성하며, 이는 손상된 부모가 화학신호를 통해 종자 속에서 특정 유전자가 활성화되어 자손의 방어체계의 발달을 유도했음을 의미합니다.
식물은 매우 효과적인 면역체를 가지고 있습니다. 식물은 호르몬으로서 아스피린(아세틸 살리실산)을 생성하며, 이것의 여러 역할 중 하나는 식물이 자신을 방어하도록 돕는 것입니다. 살리실산 생성은 감염성 미생물에 의한 공격에 대한 반응과정에서 증가합니다. 이렇게 증가한 살리실산은 원형질연락사(세포를 연결하는 채널)와 기공을 자극하여 닫히도록 함으로써 병원균이 식물체 안으로 들어가 확산되는 것을 제한하게 합니다. 살리실산은 또한 식물이 현재의 감염과 미래의 감염에 저항하도록 도와주는 대사경로에 관여하는 단백질을 유도하는 유전자를 활성화시킵니다.
상처를 입은 식물들은 주변 식물들에게도 경고 신호를 보낸다
공격을 받은 식물이 도움을 요청할 수 있다고 한다면 주변 식물들은 그것으로부터 어떤 메시지를 얻을 수 있을까요? 많은 건강한 식물들이 바이러스의 공격을 받은 같은 종의 주변 식물체들에 의해서 방출되는 화학물질을 감지한다는 많은 증거들이 축적되고 있습니다. 바이러스에 감염된 담배식물체는 많은 양의 살리실산을 생성하는데, 이것이 면역반응을 증진시키는 것을 도와줍니다. 감염된 식물에서 생성된 살리실산의 일부는 휘발성이 강한 화학물질인 메틸살리실산(동록유)으로 전환됩니다. 건강한 식물체가 감염된 식물체가 있는 지역을 순환하는 공기에 노출되면 건강한 식물체는 메틸살리실산을 흡수하여 면역방어반응을 유도하는 살리실산으로 전환합니다. 식물들 사이에서 일어나는 이러한 소통은 종의 범위를 넘어서도 발생합니다. 한 연구에 의하면 손상을 받은 산쑥에 노출된 야생담배 식물체는 노출되지 않은 담배식물체보다 담배 박각시나방의 공격에 대해 더 강하게 그리고 더 빠르게 방어 반응을 나타냅니다.
이상으로 식물들의 의사소통 방법에 대해 알아보았습니다. 다음 시간에는 식충식물들에 대해 알아보겠습니다.