식물의 비밀

 

식물은 ‘수정된 난자가 배아를 만들고 그 배아가 성장하면서 어린 식물체로 발전하는 생명체로서 광합성을 하는 유기체’라는 생물학자의 견해가 있다. 이는 식물범위를 육상식물로 제한하는 것으로 이견도 있다. 식물은 어떻게 위대한 생명체가 되었을까? 그 비밀을 밝혀본다.

 

1. 광합성의 발견이다. 가장 흔한 햇빛과 물, 이산화탄소로 가장 귀한 영양체를 만드는 시스템은 지금의 나노 시스템보다 우수하다.

2. 자가 수정을 막아 환경적응력과 경쟁력을 갖췄다. 꽃이 존재하는 이유는 동일 종자의 먼 친척과의 유전자 교환을 통해 즉, 이종교배를 통해 우성 유전자를 만들 확률을 높였기 때문이다. 이를 위해 인간면역 체계와는 반대로 자기 꽃에서 온 꽃가루를 감시하는 미묘하고 세련된 화학적 시스템을 확보하는 등 여러 가지 기법을 마련했다.

3. 타 생명체와의 관계 맺기의 달인이다. 포유류는 물론 파충류, 양서류, 조류 들은 특히 숲을 만든 이후, 숲에 많이 모이게 된 곤충들을 먹을 수 있게 되었다. 이파리를 공격하는 곤충을 많이 먹는 영장류를 위한 달콤하고 영양가 많은 열매 등도 만들어 제공하였다. 조류를 위해서도, 철새의 이동 시기에 맞춰 열매를 제공하는 것은 물론, 녹색나무 사이에서 눈에 잘 띄는 적·청·흑·백 색깔로 열매를 만들어 냈다.

4. 보이지 않는 땅 속의 균류에 대해서는 우선 당분을 공급해주었으며, 균근 시스템을 통해 균류로부터 흡수하기 어려운 미네랄을 공급받음으로써 지상과 함께 땅 속의 윈-윈 관계도 성공시켰다.

 

식물의 역사

 

1. 식물의 육상 진출을 가능케 한 홀씨(포자) 초기육상식물들은 건조기에도 견디기 위해 하나의 작은 홀씨(포자)라는 작은 산포체를 만들어낼 수밖에 없었다. 세포 하나의 두께만큼 얇은 작은 잎과 아주 납작한 줄기로 구성된 우산이끼류 같은 종들만이 살아남았을 것으로 보인다. 4.5억년 이전의 화석에서 홀씨가 발견되었다.

2. 특별한 발명품들

① 기공의 창조로 공기 중 농축된 CO2양이 적어 CO2를 받아들이는 과정에서 수분 증발을 막는 시스템이 만들어진 것이다.

② 관다발(Cambium)시스템-두꺼운 벽을 가진 세포인데 물을 올려 보내어 말단 표면의 광합성을 가능케 했다. 이관다발시스템과 기공의 배치로 식물은 수직성장을 가능하게 했다.

③ 분열조직(Meristem)-줄기의 내부와 외부에 모든 새로운 세포가 추가되는 계속적으로 분열되는 세포로 제2의 성장을 통해 식물이 굵어진다. 3.75억 년 전에 나무가 30미터 이상 높아지고 최초의 숲이 생기게 된다. 당시 고사리가 50인치(1.3미터)이상 컸다. 이 거대한 나무들이 진흙에 묻히면서 2.8억 년 전 석탄기에 대규모로 매장된다.

3. 속씨식물의 출현 - 끝없이 번식하는 육상 식물의 대표

① 꽃가루 알갱이를 만듦으로써 수정 과정에서 물이 필요 없게 됐다.

혁신에 성공, 물 없는 수정을 가능하게 한 진화적 진보를 이룬 속씨식물은 지구상의 대부분을 지배하게 된다.

② 1.3억년에서 1.2억년 사이의 화석이 존재.

 

식물, 인간을 디자인하다.

 

1. 식물은 꿀, 꽃가루, 잎사귀, 열매, 씨앗을 만들었다.

이에 따라 곤충이 증가하고 조류, 파충류, 포유류, 양서류 등 육식성 동물이 번성했다. 세월이 흐르면서 작고 특별한 포유류, 영장류가 탄생했다. 초기 영장류 화석을 보면 턱, 이빨 구조가 곤충을 식용으로 한 것으로 나타났다. [영장류는 원숭이, 유인원(꼬리 없는 원숭이), 인간이다.] 

환경에 맞춰 영장류의 팔 다리가 길고 손가락 힘이 강하다. 

나무들이 열매를 제공해 부드러운 손목과 예민한 손가락이 형성되었으며 삼원색을 구별하는 능력이 만들어졌다.

2. 두 눈이 전방을 향하게 되자 주변을 보는 능력이 감퇴되었다. 맹수 등으로부터 안전이 취약해지자 이를 보완키 위해 집단생활로 연결 되었다. 이런 생활을 하기 위해 두뇌가 커지면서 똑똑해졌다.

3. 숲에서의 사냥(단백질 확보)은 제스처와 음성 신호를 결합함으로써 또, 직립보행 후 호흡도 자유로워지면서 언어가 발달하게 된다. 이들은 30~150명 규모로 생활하였다.

 

농경사회 출현-식물이 인류와 농업발전의 발원

 

1. 최초의 농부는 인간이 아닌 균류를 생산하는 흰개미, 가위개미 등 곤충이었다.

2. 중국 양쯔강에서 1만 2천 년 전 야생쌀 먹다가 재배를 시작했다. 중동지역에서 2만 3천 년 전 퇴적층 돌조각이 발견 됨-야생 보리를 갈아 빵을 구워먹었다. 9천 년 전 호박재배(멕시코), 옥수수(5천 년 전), 바나나와 타로(7천 년 전 뉴기니아), 양, 염소, 돼지(1만 5천 년 전), 개(1만 5천년 전, 인간이 사육)

3. 농경문화중심의 1년 달력을 만들어 계절적 영향을 극복하면서 농업문명을 만들어 냈다.

북반구는 일찍 심어서 늦은 봄 늦서리피해를 피해야하며, 건기가 있는 열대지방은 늦게 심어 비가 일찍 그치는 것 피해야 한다. 안데스산맥에서는 가뭄을 동반하는 엘리뇨가 있으면 감자를 늦게 심었다.

4. 식물이 기반이 된 농업으로 인간은 식량문제해결로 인류 발전의 토대를 마련했으며, 산업혁명이후의 심각한 생태문제가 야기됐다.

 

식물과 인간-공생을 이어갈 것인가?

 

1. 일방적 관계였던 공룡과 식물이 보여주는 교훈

공룡 출현은 포유류와 비슷한 트라이아스기후기인 2억 2천 만 년 전이다. 인간의 조상인 포유류 역사의 60%를 지배해왔던 공룡은 6500만 년 전 멸종했으며, 원숭이에서 분리된 인류역사를 700만 년으로보면 긴 기간이었다. 당시 공룡 한마리가 1톤의 나뭇잎을 먹어치움으로써 식물과 주고받는 상생의 길에서 멀어졌다.

2. 앞에서 기술한대로 식물은 스스로의 힘으로 광합성시스템을 개발, 독립영양생명체로 자리 잡으면서 동시에 주변생명체와의 상생관계 속에서 늘 변화에 적응하는 능력을 길러왔다. 특히 꽃이 피는 식물(속씨식물)은 인간과의 긴 파트너였다.

앞으로 어떻게 할 것인가는 우리 손에 달렸다.

 

인간은 숲의 시대를 거쳐 진화와 진보를 거듭해왔다.

앞으로 어디로 어떻게 갈 것인가?

움직이지 못하면서도 가장 오래 살아남은 식물을 참고해 지금 내가 어떤 위치에 있는지를 아는 것으로부터 출발해야 하지 않을까?