봄이 왔습니다. 온 세상이 꽃으로 가득합니다. 식물들은 봄이 온 것을 어떻게 알고 이렇게 꽃을 피울까요. 과학도 그 신비를 밝히려 노력하고 있는데 지금까지의 결과를 보면 식물이 시각 후각 촉각, 여기에 기억력까지 동원해 봄이 온 것을 알고 꽃을 피운다는 것입니다. 물론 식물은 인간이나 동물처럼 눈 코 피부 뇌를 가지고 있지는 않아요. 그런데도 식물은 수용체라 불리는 화학 물질들을 통해 이러한 기능을 수행합니다. 식물도 생명체로서 자기 주변에서 일어나는 변화를 인식하며 살아가는 것입니다.
인간과 동물은 빛을 통해 세상을 봅니다. 눈을 통해 들어온 빛을 광수용체가 전기신호로 바꾸고 이 신호는 신경세포를 통해 뇌로 전달됩니다. 그러면 뇌가 그 장면을 재구성해 봅니다. 그런데 식물도 이 광수용체를 가지고 있어요. 식물은 인간보다 오히려 더 많은 종류의 광수용체로 인간보다 더 넓은 범위의 빛을 인식합니다. 적외선 광수용체로 열을 감지하기에 추위나 더위, 곤충이나 동물의 접근을 알 수 있어요. 그리고 빛이 얼마나 적고 많은지 그 양을 감지하는 광수용체도 있답니다. 이렇게 광수용체로 인지한 빛을 전기신호로 바꿔 전달합니다.
식물은 냄새도 감지합니다. 인간과 동물은 코에 있는 후각수용체가 냄새 분자를 붙잡아 전기신호로 바꾸어 뇌로 전달하면 뇌가 그 냄새를 맡습니다. 뇌가 없는 식물도 비슷한 원리로 다양한 냄새를 감지하고 이를 전기신호로 바꾸어 전달하고 반응합니다.
또 식물은 만지면 반응합니다. 촉각 수용체가 있기 때문입니다. 손으로 만지거나 바람이 불어 잎을 건드리면 촉각 수용체가 이를 감지해 전기신호로 바꿔 반응합니다. 전기신호를 받은 잎 세포는 세포 내 수분을 밖으로 빼내어 시들게 되죠. 같은 원리로 미모사(신경초)는 잎이 오므라들지요.
이것이 끝이 아닙니다. 뇌가 없는 식물도 생존을 위한 최소한의 기억력을 가지고 있습니다. 과거에 자신이 겪은 세균이나 곤충의 공격, 추위와 같은 기후 정보를 저장하는 것이지요. 인간과 동물의 기억에 관여하는 글루탐산 수용체가 식물에도 존재합니다.
이제 식물이 봄이 온 것을 알고 꽃을 피우는 이유를 알 수 있는 기초가 다 마련됐네요. 겨울이 지나고 낮이 점점 길어지면 햇빛의 양이 늘어납니다. 광수용체로 이를 감지하고 식물마다 필요한 빛의 양에 도달한 시기에 꽃을 피웁니다. 봄과 가을의 춘분과 추분은 낮과 밤의 길이가 같은데 이를 어떻게 구분할까요. 식물은 겨울에서 봄, 여름에서 가을로의 빛의 양의 변화를 감지하여 이를 알아냅니다. 하나의 잎이 이를 감지하면 즉시 이 정보를 다른 잎으로 전달하고 또 냄새 분자를 합성해서 뿌립니다. 그러면 이 냄새를 인식한 주변의 식물들이 다 같이 꽃을 피웁니다.
추운 겨울을 겪은 후에야 꽃을 피우고 열매를 맺는 식물들이 많습니다. 겨울을 지나지 않은 씨앗이나 식물은 개화와 결실을 하지 않지요. 겨울 밀이나 보리가 그 예입니다. 이는 추위를 수용체가 감지하고 그 정보를 저장하고 기억하기 때문입니다. 추위의 정보가 개화 억제 유전자의 작동을 막아 봄에 개화가 잘되게 합니다. 반대로 겨울을 나지 않은 식물은 개화 억제 유전자가 작동해 꽃을 피우지 못하죠. 이 원리를 이용해 오늘날에는 인공적인 저온 처리로 개화를 촉진하기도 합니다.
또한 식물은 인간이나 곤충이 자신을 접촉하면 유전자의 작용을 통해 특정 단백질을 합성하고, 세포 내 수분의 변화를 일으켜 개화 시기를 늦추거나 생장을 억제합니다. 우리는 이를 보고 식물도 스트레스를 받는다고 말합니다.
이런 방식으로 식물은 환경을 인식해 꽃을 피우고 생육하고 번성합니다. 그 결과 무게 기준으로 지구 생명체의 80% 이상을 식물이 차지하게 됐지요. 식물은 해와 달의 운동과 계절의 변화를 인식하고 빛과 냄새를 통해 서로 소통하며 꽃을 피우고 열매를 맺습니다. 이러한 식물의 능력을 일찍이 알아본 곤충학자 파브르는 식물을 ‘동물의 형제(혹은 자매)’라고 불렀습니다. 모두 한 분 하나님이 창조하신 생명체라는 것이지요. 물론 식물의 생명을 너무 과장해서 볼 필요는 없어 보여요. 다만 식물도 생명으로 존중하고 그 위상에 맞게 소중히 대하면 좋겠어요. 봄의 꽃을 즐기면서 말입니다.
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