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- 튤립나무의 목재는 견목(딱딱한 재질)과 연목 사이에 자체 카테고리를 형성
- 나무의 가장 작은 구성 요소는 미세섬유로, 크기가 3~4나노미터에 불과
- 이것이 다시 결합하여 두께가 10~40나노미터인 거대섬유를 형성
- 튤립나무 종 모두 탄소를 매우 효율적으로 저장하는 것으로 알려져

세 번째로 발견된 나무 종류
튤립나무의 목재는 견목(딱딱한 재질)과 연목 사이에 자체 카테고리를 형성한다.

새로운 목재:
생물학자들은 활엽수 및 연목과 함께 세 번째 유형의 목재를 발견했다. 튤립나무의 목재는 구조적으로 정확하게 이 두 가지 잘 알려진 범주 사이에 있다. 이는 나무에 있는 미세한 섬유의 크기와 모양으로 알 수 있다. 그들은 그것을 "중간 목재"로 만들어 새로운 카테고리로 만들었다. 아마도 튤립나무에서만 발견될 것이다. 팀이 보고한 대로 나무의 독특한 구조는 이 나무 종에 매우 특별한 능력을 부여한다고 한다. 

▲ 튤립 나무의 미세구조는 활엽수와 연목 사이에 있다. © Jan J Lyczakowski 및 Raymond Wightman

나무라고 다 똑같은 나무가 아니다. 각 나무의 목재는 서로 다른 특성을 가지고 있다. 예를 들어 색상이 다르거나 무겁거나 가볍다. 목재는 크게 하드우드(hardwood)와 소프트우드(softwood)로 나눌 수 있다. 전자는 일반적으로 참나무나 너도밤나무와 같은 낙엽수에서 나오며 특히 견고하고 내구성이 뛰어난 것으로 간주되므로 야외용으로 선호된다. 이에 비해 침엽수는 상당히 가볍고 가단성이 높기 때문에 가구 제작에 특히 인기가 있다. 주로 소나무, 전나무 등 침엽수에서 나온다.

초구조체(ultra-structure)가 차이를 만든다

목재 카테고리 간의 차이는 목재의 미세한 구조인 다양한 미세 구조에서 발생다. 나무의 가장 작은 구성 요소는 미세섬유로, 크기가 3~4나노미터에 불과하며, 이것이 다시 결합하여 두께가 10~40나노미터인 거대섬유를 형성한다. 저온 주사 전자현미경으로 보면 길고 층이 있는 섬유로 볼 수 있다.

▲ 다양한 나무 종과 거대섬유 © Jan J Lyczakowski 및 Raymond Wightman

크라쿠프 대학교의 Jan Łyczakowski와 케임브리지 대학교의 Raymond Wightman은 침엽수와 활엽수의 미세 구조가 정확히 어떻게 다른지 처음으로 조사했다. 이를 위해 그들은 케임브리지 식물원에서 채취한 33개의 서로 다른 나무 샘플을 분석하고 관련 목재 구조의 패턴을 발견하기 위해 거대섬유를 측정했다.

▲ 케임브리지 대학 식물원의 튤립 나무 © Kathy Grube

세 번째 유형의 목재

Łyczakowski와 Wightman의 보고에 따르면 평균 직경이 27.9nm인 스코틀랜드 소나무와 같은 침엽수재의 거대섬유는 두께가 약 16.6nm에 불과한 잉글리쉬 오크와 같은 견목재(재질이 딱딱한 나무)의 거대섬유보다 훨씬 더 컸다. 이러한 차이점은 견목의 밀도와 안정성이 더 높음을 설명하고 두 가지 목재 유형의 서로 다른 특성을 담당한다.

그러나 연구자들이 놀랍게도 그림에 맞지 않는 나무 속인 튤립나무(Liriodendron)도 있었다. 분석 결과, 튤립나무 자체(Liriodendron Tulipifera)와 중국 튤립나무(Liriodendron chinense)는 각각 평균 ​​두께가 22.4나노미터와 20.7나노미터로 낙엽수 친척보다 거대섬유가 상당히 크고 침엽수보다 훨씬 작다.

Łyczakowski와 Wightman은 튤립나무가 구조적으로 활엽수와 침엽수 사이의 중간에 있는 이전에 알려지지 않은 세 번째 유형의 목재임에 틀림없다고 결론지었다. 생물학자들이 잠정적으로 명명한 이 "중간 나무"는 매우 독특하여 추가 연구에 따르면 튤립나무의 가까운 친척인 다른 목련 식물에서도 발생하지 않는 것으로 보인다.

▲ 침엽수 겉씨식물은 유쌍자엽 속씨식물보다 큰 거대섬유를 가지고 있다. 침엽수(Pinus radiata) 관다발(a)은 목본 속씨식물 나무 종(Acer pseudoplatanus, d – 빨간색 화살표)의 도관(c)에 존재하는 것보다 직경이 큰 거대섬유(b, 빨간색 화살표)를 가지고 있다. (출처:관련논문 Convergent and adaptive evolution drove change of secondary cell wall ultrastructure in extant lineages of seed plants/First published: 30 July 2024/ New Phytologist)

CO2 저장소로 사용되는 튤립나무

그런데 왜 튤립나무는 그토록 특별한 모양을 갖게 되었는가? 이는 Łyczakowski가 설명하는 것처럼 거대섬유의 특별한 능력과 관련이 있을 수 있다. "두 튤립나무 종 모두 탄소를 매우 효율적으로 저장하는 것으로 알려져 있으며, 이들의 확대된 거대섬유 구조는 더 많은 양의 탄소를 흡수하고 저장할 수 있도록 적응한 것일 수 있다. 대기 탄소의 가용성이 감소할 때.”

바로 이 능력은 아마도 3천만 년에서 5천만 년 전, 대기 중 CO2 수준이 1,000에서 500ppm으로 떨어졌던 튤립나무가 출현한 직후에 유용했을 것이다. 오늘날 튤립나무의 "저장 목재"는 예를 들어 관상용 나무가 아닌 빠르게 자라는 최대 30m 높이의 나무를 대규모로 재배함으로써 기후 변화에 맞서 싸우는 데 도움이 될 수 있다. 연구원들이 보고한 바와 같이, 이는 일부 동아시아 국가에서는 이미 흔한 일이다.
(New Phytologist, 2024; doi: 10.1111/nph.19983)
출처: 케임브리지 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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