식물의 역사 | 식물의 탄생과 진화

식물의 역사. 이상태. p275
식물의 자연사, 식물의 탄생과 진화 그리고 생존전략

나는 식물을 좋아한다…오랫동안 식물에 대해 공부하며, 식물을 찾아서 전국 산야를 쫓아다니고, 외국에 가도 꼭 식물원을 찾거나 우리와 다른 식생을 가진 산을 오르면서 식물 세계의 다양함과 아름답고 신비함을 절감했다. 식물에 대해 공부하면 할수록 모르는 것들이 많음에 한계를 느끼면서도, 식물의 다양성과 적응은 너무나 신기하고 재미있어 평생 식물을 공부하며 살길 잘 선택했다고 생각한다.

‘식물의 역사’를 다룬 책은 별로 없다.

#광합성, 놀라운 능력의 탄생
기적과 같은 생명의 출현. 생명의 흔적이라곤 눈곱만큼도 없는 황량한 지구에 세포라니…과연 이런 일이 저절로 일어날 수 있을까? 미국의 젊은 대학원생 밀러가 1953년 실제로 지구 초기의 대기물질인 물, 이산화탄소, 암모니아가스를 유리병에 넣고 끓이면서 전기방전을 해서 간단한 유기물을 얻는 데 성공했고, 이 실험은 오파린의 가설을 입증할 수 있는 실마리를 제공해줬다.

원시세포가 출현할 확률은? 이론생물학자 요키의 단백질 확률. 원시세포가 우연히 출현할 확률은 1/10**78436

스스로 양식을 만드는 생명들의 잔치 마당
세포들이 먹을 유기물이 다 떨어졋을 때 스스로 유기물을 합성하겠다는 것은 질서를 무시한 일종의 반란이었다. 왜 남이 만든 유기물을 먹어야만 하나?…생명의 진화 역사에는 스스로 유기물을 만드는 일이 우연히도 기적같이 일어나게 된다. 세포의 탄생을 기적이라고 한다면, 유기물을 스스로 합성하는 생물의 탄생은 제2의 기적이라고 할 수 있다.

오스트레일리아 샤크베이의 스트로마톨라이트. 광합성 세균의 출현. 대기중의 산소 양의 증가. 육상식물의 호흡을 위한 준비? 이런 일이 어떤 목적을 가지고 계획해서 일어난 일은 아니지만 꼭 미리 준비한 것만 같으니 지구와 자연과 생명은 신비스럽기만 하다.

산소가 있는 곳에서 살 수 있게 해준 호기성세균 미토콘드리아, 광합성세균은 엽록체. 미토콜드리아만 가진 것이 동물세포이고, 여기에 엽록체까지 추가한 것인 식물세포. 이런 면에서 동물세포는 식물세포보다 먼저 나왔다. 또 식물세포는 동물세포보다 진화한 상태라고 할 수 있다.

생물의 진화 역사? 삼엽충이 번성하던 고생대, 공룡이 살던 중생대, 포유류와 조류가 번성하던 신생대
사람들이 간과하기 쉬운 내용은 식물에 대한 것. 사실 모든 동물들은 식물 없이는 살지 못하기 때문에 수많은 동물을 먹여 살릴 식물들이 바다 속에 살고 있었다는 사실이다.

오캄의 면도날? 스콜라 철학자이자 수도사 오캄이 교황의 이단을 주당하는 과정에서 많이 사용했기 때문에 얻어진 이름. ‘설명은 단순한 것일수록 뛰어나다’ ‘불필요한 가정을 늘이지 마라’ 무언가를 설명하기 위해 가정을 할 경우 불필요하게 복잡한 가정을 세워서는 안 된다!
진화의 역사를 화석이나 분자적인 증거로 유추하는 과정에서 오캄의 면도날은 생물학의 어느 분야에서보다도 많이 사용된다.

#육지로 올라온 식물들
다양성의 근원은 돌연변이. 생물은 오직 돌연변이에 의해서 새로운 성질을 갖게 된다…어려운 환경에 적응하기 위해서는 다른 성질도 함께 가져야먄 성공적으로 적응할 수 있다. 함께 갖기 위해 가장 좋은 방법은 바로 유성생식이다…유성생식은 돌연변이를 섞어주는 믹서라고 할 수 있다.

줄기가 빈 쇠뜨기류. 줄기의 가운데를 비워 지상부를 지탱하는 효과를 높일 수 있다는 걸 보여준 구조역학의 귀재. (속이 빈 전봇대. 재료도 덜 들지만 더 강하다!)

#달라진 2세의 탄생과정

세상에서 가장 오래된 나무? 미국 캘리포니아주 화이트마운틴에 사는 ‘므드셀라’라고 이름 붙여진 브리슬콘소나무로 약 4,800살!

세상에서 가장 덩치 큰 나무? 자이언트 세콰이아 ‘셔먼장군’. 높이 83.8m, 지름이 11.1m, 수관폭인 32.6m, 전체부피는 1,487 세제곱m, 중요한 것은 이 나무가 지금도 계속 자라고 있다는 것!

린네의 성분류체계. 종자식물의 수술의 특징과 성기관의 분포를 중심으로 24개 강으로. 수술이 하나면 모난드리아, 두 개면 디안드리아, 세 개면 트리안드리아,…펜탄드리아…그는 이렇게 수술의 특징으로 자연적인 분류균을 많이 찾아냈고, 무어보다도 모든 종의 이름에 이명법(二名法)을 써서 현대 명명법의 시발점이 되었다. 이로써 그를 ‘식물분류학의 아버지’라고 부르게 되었다.

꽃의 수분을 위한 적응

#영양을 얻는 기이한 방법
식충식물. 벌레잡이통풀류,파리지옥,..
기생식물. 겨우살이, 새삼,..

#생존을 위한 투쟁
구조적 및 물리적 방어. 가시, 털,..

다른 식물들과의 투쟁. 타감작용? 다른 생물들에게 피해를 입히는 현상. 화학물질 방산함으로써 직간접적으로 일으키는 유해한 작용
호두나무를 밭둑에는 절대로 심지 않는다? 잎과 나무껍질에서 주글론이란 타감물질이 나와 빗물에 씻겨 땅에 떨어져 다른 식물의 성장을 방해한다!

초식동물로부터의 방어. 독성물질로 해를 입히거나, 소화가 안 되는 물질을 만들어 보호(레밍쥐의 자살)
초식동물에게 독성을 주는 화학물질은 살충제로 사용될 수 있다(17세말부터 사용된 담배에서 추출된 니코틴)

식물 살충제는 안전하고 돈도 적게 들어 농업에 활용되기 시작했으나 공업생산에 밀려 그 자취를 찾아보기 어렵게 되었다.

귤나무에서 뽑은 라이모닌, 고추에서 뽑아낸 캡사이신 등이 천연살충제로 유명하다
다양한 식물로부터 새로운 항암제를 찾기 위해 안간힘을 쓰고 있다
화피가 투구처럼 생긴 투구꽃. 뿌리를 사약의 재료로 썼다!

저 높은 곳을 향하여. 숲 속에서 사는 식물들은 햇빛을 받기 위해 경쟁한다.
포도과의 담쟁이덩굴은 더욱 적극적이고 독특한 방법을 사용. 줄기가 변한 덩굴손이 다른 물체를 감는 대신 가지를 치고 그 끝에 흡반(빨판)을 달아 합반과 편평한 물체 사이에 약한 진공을 만들어 줄기를 부착시킨다.

나팔꽃은 반시계방향으로 감고 오른다. 덩굴식물들이 버팀목을 감고 올라갈 때의 방향은 왜 대부분 반시계방향일까? 역시 자연의 세계에는 신비한 것이 많고 아무리 과학이 발달해도 모두를 설명할 순 없는 것 같다.

#공생도 살 길이다
질소는 생명의 기본 물질인 핵산이나 단백질을 만드는 데 쓰이는 원소 중 하나.질소의 가장 큰 저장고는 지구의 대기, 대기중 79%나 차지. 그런데 대기 중에 존재하는 질소는 N2상태여서 고등식물이 이용할 수 없다…다행스럽게도 자연에는 질소고정을 해서 대기의 질소를 빨아들일 수 있는 생명체들이 있다.

질소고정을 하는 콩과 식물과 뿌리혹. 가장 잘 알려진 질소고정 생물과 공생하는 식물은 거의 모든 콩과 식물. 뿌리혹을 만들고 그 안에 라이조비움이라는 질소고정 박테리아를 살게 해서 공생한다.

콩과의 자운영이나 토끼풀을 흔히’녹비’라고 부른다? 식물이 죽으면 토양에 고정된 질소를 남겨 토양을 비옥하게 한다. 동물의 배설물로 거름을 하듯 식물의 배설물로 토양에 질소를 더해주기 때문!

곤충들과의 공생. 휘파람가시아카시아 가시 밑둥의 부푼 주머니에 개미가 들어가 산다. 구멍으로 바름이 불면 휘파람소리가 난다.

개미들은 나뭇잎에서 분비되는 꿀을 먹고 살면서 다른 곤충들의 애벌레가 있으면 잡아먹는다. 꿀은 아카시아 줄기에 존재하는데 풍부한 단백질과 지방질을 함유한 꿈의 유일한 기능은 개미를 먹이는 것이다…학자들은 개미를 아카시아가 고용하고 있는 ‘사립군대조직’이라고 부른다.

식물의 자연사도 동물의 그것만큼이나 끝이 없고 재미있다.