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- 식물 생물학자들은 학명 Amorphophallus titanum 의 특이한 냄새 원인 물질 발견
- 아로이드과의 꽃은 5년에서 7년에 한 번 개화, 하룻밤 사이에 펴서 단 며칠 동안만 유지
- 꽃이 피기 직전에 중앙 꽃자루가 주변 보다 11도 따뜻해져. 높이가 최대 3.50m에 달한다.
- 비린내가 나는 원인은 푸트레신(Putrescine) 때문

'시체꽃(Titan arum)'의 악취 비밀 밝혀져
아미노산 유도체로 인해 타이탄아룸 꽃에서 썩은 냄새가 난다.

부패 냄새:
타이탄 아룸은 극히 드물게 꽃을 피우며 강렬한 썩은 냄새를 풍긴다. 이제 식물 생물학자들은 이 특이한 냄새의 원인이 되는 물질을 발견했다. 그들은 이전에 알려지지 않은 향기 성분을 확인하고 냄새 물질이 생성되는 과정을 밝혀냈다. 또한 "시체꽃"의 거대한 꽃자루가 꽃이 피기 전에 따뜻해지는 방법과 이유를 발견했다. 이는 식물에서 특이한 현상이다. 

▲ Amorphophallus titanum의 가장 높은 꽃차례는 2024년 8월 13일 벨기에의 마이세 식물원에서 기록되었다. 괴경으로부터의 높이는 322.5cm였다. (출처: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amorphophallus_titanum_at_Meise_Botanic_Garden_in_2024.jpg)

인도네시아 수마트라섬이 원산지인 아모르포팔루스 티타눔(학명:Amorphophallus titanum)은 희귀한 꽃으로 유명하다. 아로이드과의 꽃은 5년에서 7년에 한 번씩만 피는데, 대개 갑자기 하룻밤 사이에 펴서 단 며칠 동안만 유지한다. 짙은 붉은 꽃과 녹색 꽃자루는 파리나 썩은 딱정벌레와 같은 수분 곤충을 유인하는 자극적인 유황 냄새를 풍긴다. 꽃향기가 썩어가는 고기나 생선을 연상시킨다고 해서 시체꽃이라고도 불리는 식물이다.

타이탄아룸 꽃줄기는 왜 따뜻해지는 걸까?

타이탄 아룸이 어떻게 불쾌한 냄새를 풍기는지, 어떤 향이 함유되어 있는지는 부분적으로만 알려져 있었다. 시체꽃의 또 다른 특이한 현상도 미스터리였다. 꽃이 피기 직전에 중앙 꽃자루가 따뜻해진다. 높이가 최대 3.50m에 달하는 원뿔 모양의 스파딕스는 주변 온도보다 최대 11도 더 따뜻해진다. 이러한 활발한 열 생산은 동물에서는 흔히 발생하지만 식물에서는 매우 드물다.

▲ 시체꽃 "모피(Morphy)"의 열 지도는 타이탄 아룸의 중앙에 우뚝 솟은 꽃자루가 개화 기간 동안 주변 온도보다 약 섭씨 11도까지 따뜻해지는 것을 보여준다. © Eric Schaller/Dartmouth

미국 다트머스 대학의 Alveena Zulfiqar가 이끄는 연구원들은 이제 타이탄 아룸의 열 생산과 썩은 냄새 뒤에 숨어 있는 생화학적, 유전적 메커니즘을 더 자세히 조사했다. 이를 위해 그들은 다트머스 대학 온실에 있는 Morphy라는 이름의 21년 된 시체꽃에서 조직 샘플을 채취했다. 2016년에 이 꽃이 피었을 때 그들은 3일 밤 동안 spadix의 여러 부분에서 총 9개의 샘플을 수집했다.

"꽃은 드물고 수명이 짧기 때문에 이러한 현상을 연구할 시간이 거의 없었다"고 Dartmouth College의 수석 저자인 Eric Schaller는 설명했다. 연구팀은 먼저 이 타이탄 아룸 샘플에 어떤 화학 분자가 존재하는지 조사했다.

황 함유 물질로 인해 썩은 냄새

화학적 분석을 통해 이전에 의심했던 대로 강렬한 향기 혼합물이 다양한 황 화합물로 구성되어 있음이 확인됐다. “티타늄 아룸의 가장 중요한 냄새 물질은 이황화디메틸과 삼황화디메틸이다”고 생화학자들은 보고했다. 동일한 황화물은 또한 썩어가는 시체를 방출하는데, 이는 타이탄 아룸의 특징적인 썩은 냄새를 설명했다.

이러한 향기가 어떻게 생성되는지 정확히 알아내기 위해 팀은 Morphy의 후기 개화 기간 식물에서 추가 조직 샘플을 분리하고 질량 분석기를 사용하여 다양한 아미노산 함량을 확인했다. 이를 통해 이러한 물질로 만들어진 분자에 대한 결론을 내릴 수 있었다.

따라서 티탄아룸 꽃은 개화 초기, 특히 꽃받침 끝에 고농도의 황 함유 아미노산인 메티오닌을 함유하고 있다. 이 아미노산으로부터 식물은 디메틸디설파이드와 디메틸트리설파이드와 같은 황 기반 물질을 생성하는데, 이는 가열되면 쉽게 증발하고 자극적인 냄새를 생성한다. 연구팀은 이러한 향수의 전구체를 확인했다.

비린내가 나는 원인은 푸트레신(Putrescine) 때문

연구자들은 타이탄 아룸의 spadix 가장자리 샘플에서 또 다른 아미노산인 아르기닌이 놀라울 정도로 높은 농도라는 것을 발견했다. 이는 죽은 동물이 부패하기 시작할 때 발생하는 휘발성 냄새 물질인 유기 화합물인 퓨트레신을 생성할 수 있다. 후속 분석을 통해 시체꽃 모르피(Morphy)가 개화하는 동안 생선 냄새가 나는 물질을 생성한다는 사실이 확인되었다.

이러한 결과는 썩은 냄새의 원인으로 의심되는 황 화합물의 혼합물을 확인할 뿐만 아니라, 이전에 알려지지 않았던 시체꽃 향기 혼합물의 또 다른 성분인 퓨트레신도 식별한다. 이 분자들은 함께 타이탄 아룸 꽃의 매운 악취를 유발한다.

동물처럼 열 생산

열 생산을 추적하기 위해 연구자들은 꽃 조직에서 RNA를 추출하고 서열을 분석하여 꽃이 피는 시기에 식물 세포에서 어떤 유전자가 활성화되었는지 알아냈다. Schaller는 “이를 통해 우리는 spadix가 가열되어 냄새를 낼 때 어떤 유전자가 발현되고 어떤 유전자가 특별히 활성화되는지 확인할 수 있다”고 말했다.

이러한 RNA 분석 결과, 개화 기간 꽃자루에서 소위 대체 산화효소 생산을 담당하는 유전자가 증가한 것으로 나타났다. 이 효소는 동물의 갈색 지방 조직에서 발견되는 단백질 그룹과 유사하다. 거기서 그들은 세포의 미토콘드리아에서 화학 에너지의 저장 과정을 방해하고, 그 결과 이 ​​세포는 더 많은 에너지를 열로 방출한다.

산화효소의 증거는 타이탄 아룸이 열을 생성하기 위해 매우 유사한 메커니즘을 사용한다는 것을 시사한다. 연구자들은 시체꽃에도 동물과 마찬가지로 꽃자루의 열 발생을 가능하게 하는 결합 해제 단백질이 있는 것으로 보인다고 결론지었다. 이 유전자는 개화 초기와 spadix 끝 부분에서 특히 활동적이었다.

따뜻한 꽃이 더 강렬한 향기를 풍기나요?

연구팀은 식물의 꽃자루를 따뜻하게 하는 것이 향기를 빠르게 생성하고 효과적으로 퍼뜨리는 데 도움이 될 수 있다고 추측한다. RNA 분석 결과에 따르면, 티탄아룸이 꽃을 피웠을 때 설탕, 아미노산, 황의 수송과 대사에 관여하는 유전자도 활성화되었다. 이는 열 발생이 어디서 에너지를 얻는지 설명할 수 있으며, 동시에 악취가 내는 냄새는 아미노산으로 만들어진 휘발성 황 화합물 때문이라는 관찰과도 일치한다.

후속 연구에서 Zulfiqar와 그녀의 동료들은 이제 함께 보관된 시체 꽃이 개화를 동기화하여 냄새 수준을 전체적으로 높이고 더 많은 수분 매개자를 유인하는지를 알아내고자 한다.
(PNAS Nexus, doi: 10.1093/pnasnexus/pgae492)
출처: Dartmouth College

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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