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- 고감도 광 검출 단백질의 도움으로 햇빛으로 가는 가장 짧은 경로를 찾아내
- 굴광성:빛이 닿지 않는 쪽 줄기세포의 신장을 증가시킴으로써 가능
- 오신(Auxin)은 세포 분열을 자극하고 그 결과 식물의 줄기가 약간 구부러져 빛을 향해 자라.

식물은 어떻게 빛을 향해 자라나요?

식물은 잎을 통해 최대한 많은 햇빛을 포착하기 위해 여러 가지 전략을 개발했다. 거실 창문에 심은 화분에서 볼 수 있듯이, 식물은 항상 들어오는 빛을 향해 자란다. 이를 통해 광합성을 통해 에너지 필요량을 최적으로 충족할 수 있다. 하지만 이러한 움직임의 원동력은 무엇일까? 실제로 움직이지 않는 식물이 어떻게 가장 어두운 구석에서도 빛을 향해 구부러질 수 있을까? 

▲ 식물은 빛을 향해 자란다. 식물 호르몬인 오신(Auxin)이 이를 담당다. © C. Schwechheimer/ TUM

 

식물이 빛을 향해 자라는 것은 식물의 생애 초기에 특히 중요하다. 많은 씨앗은 흙에서 싹을 틔우고 어둠 속에서 제한된 전분과 지방을 섭취한다. 중력에 반하여 거대한 세로성장을 통해 묘목은 첫 번째 방향 감각을 얻도록 돕고, 표면에 도달하려고 노력한다. 고감도 광 검출 단백질의 도움으로 이들은 햇빛으로 가는 가장 짧은 경로를 찾아내고 심지어 빛의 방향으로 휘어질 수도 있다.

"성체 식물조차도 가장 강한 빛이 들어오는 방향으로 휘어지는데, 이는 빛이 닿지 않는 쪽 줄기세포의 신장을 증가시킴으로써 가능하다. 이러한 형태의 빛에 의한 성장을 굴광성이라고 한다"고 뮌헨 공과대학교(TUM)의 클라우스 슈베크하이머는 설명했다.

식물 호르몬인 오신(Auxin)은 굽힘에 도움이 된다.

위대한 자연주의자 찰스 다윈은 1880년에 그의 대표적 저서인 "식물의 운동 능력"에서 식물의 움직임을 처음으로 자세히 설명했다. 네덜란드의 연구자 프리츠 웬트는 이미 1937년에 식물 호르몬인 오신이 빛에 의해 제어되는 곡률에 역할을 할 수 있다고 제안했다. 이후 많은 관찰 결과가 이 모델을 뒷받침했지만, 오신이 실제로 이 과정에 관여한다는 증거는 아직 나오지 않았다.

뮌헨과 로잔의 연구자들은 최근 이 질문에 대한 답을 찾았다. 연구진이 발견한 바에 따르면 오신은 실제로 세포 신장에 관여한다. 이 식물 호르몬은 싹 끝의 세포에서 생성되어 거기에서 세포 간에 전달된다. 이런 식으로 여러 중간 단계를 거쳐 목적지에 도달하는데, 빛이 닿지 않는 쪽의 세포가 목적지에 도달한다.

 

슈베크하이머는 "수출단백질과 수입단백질은 오신을 세포 밖으로 운반하고, 세포 간 공간에서 다음 세포로 운반하는 식으로 최종적으로 목적지에 도달할 때까지 계속한다"고 말했다. 그곳에서 오신은 세포 분열을 자극하고 그 결과 식물의 줄기가 약간 구부러져 빛을 향해 자란다.

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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