움직이는 식물인 미모사, 끈끈이주걱, 통발, 파리지옥같은 식충식물에 대해 알아보겠습니다.
건드리면 반응하는 미모사
미모사와 같은 민감한 식물을 건드리면 엽병의 각 면을 따라 존재하는 소엽들이 즉시 접히면서 엽병이 아래를 향하게 됩니다. 이 반응이 왜 생겨났는지는 누구도 모르지만 이런 빠른 운동은 잎을 먹는 곤충들을 깜짝 놀라게 만듭니다. 이것은 각 소엽의 기저부와 줄기에 엽병이 붙어있는 곳에 존재하는 특수화된 기동세포를 통하여 전달되는 전기적 신호에 의해서 유도된 것입니다. 이 신호는 기동세포에서 칼륨 이온의 투과성을 높여주어 정상적인 상태에서 고농축로 축적되게 하며, 칼륨 이온이 가동세포 밖으로 빠르게 확산되어 나가게 합니다. 삼투현상에 따라 물이 빠져 나가면서 기동세포가 빠르게 위축되고 소엽이 서로 끌어 당기게 되고 엽병이 빠르게 밑으로 처지게 됩니다.
곤충을 잡아먹는 끈끈이주걱
질소가 부족한 늪지에서 살고 있는 파리지옥의 사례 연구에서 보듯이 다른 식물들도 곤충을 먹이로 섭취하도록 진화했습니다. 예를 들면, 끈끈이주걱은 둥글게 말린 잎에 붙어 있는 털에서 방출된 것으로 햇빛에서 맺힌 이슬방울을 닮은 달콤하면서 끈적거리는 물방울에서 이름이 유래되었습니다. 이것들이 곤충을 유인하는데 끈적거리는 덩어리 밑에서 어찌 할 수 없이 버둥거리고 있는 곤충들을 곧 발견하게 됩니다. 곤충이 벗어나기 위해서 몸부림치면서 일으키는 진동에 의해 유도되어 털에서 전류를 만들어 내는데 이 전류는 털이 곤충 주변을 감도록 더욱 자극합니다. 곤충이 버둥거릴수록 소화효소 혼합물의 분비를 자극하여 겉 부분의 끈적끈적한 것이 속으로 방출하여 곤충의 몸을 빠르게 파괴합니다. 끈끈이주걱의 잎은 방출된 질소 화합물을 흡수합니다.
곤충을 잡아먹는 물 속 함정 통발
늪지의 표면 밑에서 통발은 수백 개의 물이 채워진 방들을 물 속에 매달고 있습니다. 각각은 아래 가장자리에 있는 강모로 닫혀져서 물이 새지 않는 함정이 밀봉되어 있습니다. 물벼룩(새우와 비슷하나 우리 눈에는 거의 보이지 않음)이 통발에 부딪히면 60분의 1초 이내에 통발의 방 안으로 빨려 들어갑니다. 어떻게 그럴 수 있을까요? 통발 내표면의 세포는 이온을 통발 안쪽의 물에서 방출하여 연못으로 내보냅니다. 물은 통발에서 나오는 이온 때문에 삼투압에 의해 밖으로 나오게 되고 내부 압력을 감소시킵니다. 물의 부피가 줄어들면 주머니 벽에서 안으로 끌려 들어가는 장력이 생겨 함정이 만들어 집니다. 작은 수생 생물이 함정의 문을 둘러싼 강모에 부딪치게 되면, 문이 안쪽으로 밀리고 그 주위의 밀봉된 방이 열립니다. 밀봉이 열리는 순간, 갑자기 통발의 부피가 팽창하고, 먹이가 안으로 빨려 들어갑니다. 방 안에서 분비되는 효소는 점차 생물체를 소화시키게 되고, 통발이 흡수할 수 있도록 영양분(특히 질소 화합물)을 방출합니다.
최고의 먹이사냥꾼 파리지옥
파리지옥은 잎에서 침입해온 대상이 살아있는지를 먼저 판단하는데, 찌꺼기를 포획하기 위한 에너지 낭비를 막기 위해서입니다. 잎의 안쪽에 3개내지 5개의 작은 융모가 곤충이 과즙을 찾으면서 움직이는 것을 감지합니다. 고충이 30초 내에 한 번 이상 융모에 부딪힐 때에만 문자 그대로 ‘털 방아쇠’가 되어 잎이 닫히게 됩니다.
어떻게 그렇게 잎이 빨리 닫힐 수 있을까요? 함정은 잎의 각각의 반이 내부 및 외부 세포 층 사이의 용질의 구배를 유지해서 약간 볼록한 모양을 취할 때에만 열린 상태를 유지합니다. 포획된 곤충에 의해서 유발된 작용포텐셜이 아쿠아포린(수분 채널)을 열어서 삼투압에 의해 내부에서 외부 층으로 빠르게 물이 이동하면서 잎이 곤충을 감싸는 오목한 모양으로 만들게 됩니다. 함정에 잡힌 먹이는 바둥거리면 바둥거릴수록 더 단단하게 밀폐됩니다. 잎의 내부 표면에서 소화 효소가 분비되고, 일주일이나 혹은 그 이상이 지나면 이 임시 위장은 곤충을 소화해서 식물은 방출된 영양소를 흡수하는 축제를 벌이게 됩니다.
이상으로 미모사, 끈끈이주걱, 통발, 파리지옥처럼 움직이는 식물과 식충식물들에 대해 알아보았습니다.