[이미디어= 황원희 기자] 식물이 주변 공기의 습도 변화에 언제 반응할 수 있는 능력을 처음 진화시켰는지 새로운 연구 결과가 밝혀졌는데 꽃이 피는 식물과 양치식물 공통 조상의 특징인 것으로 보인다.

조절 메커니즘의 핵심은 기공이라고 불리는 잎 표면에 있는 작은 구멍, 즉 기공에 있다. 이를 통해 식물은 광합성을 위한 연료로 CO2 가스를 섭취하고 수증기의 손실을 조절할 수 있는데, 이는 변화하는 조건에 따라 기공이 열리고 닫히도록 하는 일정한 균형 작용인 셈이다. 이 능력은 농작물이 재배하기 위해 물을 적게 사용할 수 있도록 도와주기 때문에 농업에 있어서 중요하다.

식물은 약 4억5000만년 전 물에서 육지로 옮겨간 직후 기공이 진화했지만, 과학자들은 아직도 식물의 진화 경로와 환경에 반응해 언제 모공을 열고 닫는지 여부를 선택할 수 있게 된 시점을 정확히 알지 못하고 있다.

가장 최근에 진화한 식물인 꽃 식물에서 가뭄에 대응한 기공 폐쇄는 ABA(Abscisic acid;아브시스산)라는 호르몬을 포함한 여러 내부 신호에 의해 활발하게 촉발되지만 과학자들은 이 메커니즘이 오래된 식물 그룹에도 있었는지 그 기원에 대해 궁금해했다. 커렌트 바이올로지(Current Biology)에 발표된 새로운 연구에서 버밍엄 대학의 연구진들은 양치식물 종인 Ceratopteris richardii가 유사한 신호를 사용해 활발하게 기공을 닫는다는 증거를 발견했다.

이 반수생성 열대 양치식물은 최근 양치식물의 유전적 발달 제어를 탐구하는 첫 모델이 되었으며, 과학자들이 오늘날 생태계를 지배하고 있는 최초의 육상 생물 식물(이끼, 간벌레, 뿔벌레)과 현대 꽃식물 사이의 오랜 진화 역사를 규명하는 데 도움을 주고 있다.

연구팀은 RNA 염기서열 분석 기술을 사용하여 서로 다른 기공 반응의 배후에 있는 유전적 메커니즘을 식별하고 낮은 습도에 반응하거나 ABA에 반응하는 양치류의 기공 폐쇄 능력을 입증할 수 있었다.

그 결과 양치류와 꽃식물 모두 유사한 기공 폐쇄법을 사용해 진화했다는 것을 알 수 있었다. 이는 이러한 매커니즘이 적어도 어떤 형태로든 두 그룹의 마지막 공통 조상의 기공에 존재했음을 나타낸다.

버밍엄 생명과학대학과 버밍엄 산림연구소의 앤드류 플래켓 박사는 브리스톨 대학과 옥스퍼드 대학의 단체들과 협력해 연구를 주도하면서 식물이 진화 역사의 대부분 동안 기공을 가지고 있었다는 것을 알고 있지만, 식물이 적극적으로 개폐할 수 있었던 진화의 지점은 논쟁의 여지가 있다고 말한다.

따라서 그는 꽃이 피는 식물에서 발견되는 것과 동일한 활성 폐쇄 메커니즘이 훨씬 오래된 식물 그룹인 양치식물에도 존재한다는 것을 보여줄 수 있었다고 밝혔다.

따라서 식물이 진화하는 동안 이러한 메커니즘 변화에 대해 이해할 수 있게 되면 작동 방식에 대해 더 많은 것을 알 수 있는 유용한 도구가 된다. 이는 농작물이 미래 환경 변화에 적응할 수 있도록 돕는 데 중요한 역할을 한다.

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