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해양→육지→해양, 서식지 옮겨온 거머리말 유전자 완전 해독

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해양→육지→해양, 서식지 옮겨온 거머리말 유전자 완전 해독

2016.02.21 18:00
네이처 제공
네이처 제공

이번 주 ‘네이처’ 표지에는 바다 속 땅 밑으로 뿌리를 깊게 내린 식물이 등장했다. 사진은 핀란드 남서부에 위치하고 있는 에게 해에서 촬영된 것으로, 해양식물 중 하나인 거머리말(잘피)의 모습이다.

 

제닌 올슨 네덜란드 호르닝언대 교수팀은 전 세계적으로 보호종인 거머리말의 전체 유전자 시퀀싱(염기서열 분석) 결과를 ‘네이처’에 발표했다.

 

여러해살이 수중 식물인 거머리말은 해양 동물에게는 숨어서 쉬고, 산란을 할 수 있는 서식지를 제공한다. 또 수질정화 능력과 광합성 능력이 뛰어난 것으로 알려졌다. 지구온난화의 주범인 이산화탄소 흡수 능력이 좋아 생태계의 주요 자원으로 꼽히며 국내서도 생태복원 사업을 추진 중에 있다.

 

거머리말은 국내 뿐 아니라 북극해와, 모든 걸 태워버릴 듯 뜨거운 멕시코 연안 등 어느 곳에서나 잘 서식한다. 과거 사람들은 거머리말 서식지 주변 연안에 문화권을 형성했으며, 유럽인들은 가구나 목공재료로 사용하고, 성 안에도 거머리말을 키웠을 정도로 인류와 밀접한 해양 조류다.

 

연구진이 거머리말의 유전자에 주목한 것은 독특한 진화 과정 때문이다. 본래 해양 조류로 시작된 거머리말은 육생 개화 식물로 진화했다가 강물을 거쳐 다시 해양으로 서식지를 옮겼다. 거머리말의 유전자를 분석해 강인한 생명력에 대한 힌트를 얻을 수 있지만, 유전자 분석 연구는 1990년대 까지만 해도 시작되지 않았다. DNA를 정화하는 과정이 어려웠기 때문이다.

 

연구진은 거머리말이 서식지를 옮기는 과정에서 잎에 기공을 만드는 유전자를 잃어버렸다는 사실을 확인했다. 육지에 서식할 때는 물 손실을 최소화하고 가스의 교환을 효율적으로 하기 위해 잎에 기공이 필요했지만, 수분을 잃지 않는 바다에서는 불필요하기 때문이다.

 

또 해안가로 다시 이동하면서 염분이 있는 환경에서 삼투압을 가진 세포벽을 통해 영양분을 흡수 할 수 있도록 변화했다는 사실도 알아냈다. 어두운 바다 속에서도 광합성이 가능하도록 변화하기도 했다.

 

올슨 교수는 “거머리말의 유전자를 이해하면 지구온난화와 등 환경이 급변하는 상황에서 식물이 생존력을 유지할 수 있는 비결을 배울 수 있다”고 말했다. 가령 염분이 함유된 토양에서 자랄 수 있는 식물 모델을 만드는 데 적용할 수 있다.

 

이어 그는 “거머리말의 보존을 통해 동물들은 풍부한 식량을 획득하고, 이를 바이오 매스로 활용해 자연친화적 에너지를 획득할 수 있을 것”이라고 말했다.


 

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