학문
기억상실은공식인가
식물은 정말 다른 식물에게 위험 신호를 보낼 수 있나요?
초식동물의 공격을 받은 식물이 화학물질을 방출해서 주변 식물에게 경고한다는 연구를 들었는데, 이게 실제로 어떤 방식으로 식물 간 소통이 이루어지는 건지 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 네. 식물이 초식동물에게 공격받았을 때 방출한 화학물질이 주변 식물의 방어 반응을 유도하는 현상은 실제로 관찰되고 있습니다. 다만 식물은 신경계나 뇌가 없기 때문에, 정확하게는 한 식물에서 나온 화학적 신호를 다른 식물이 감지하고 생리적으로 반응하는 현상이라고 보는 것이 좋습니다.
대표적인 것이 휘발성 유기화합물인데요, 식물의 잎이 애벌레나 진딧물 같은 초식동물에게 공격을 받으면 자스몬산과 같은 방어 신호체계가 활성화되고, 그 과정에서 그린 리프 볼라타일, 테르펜류, 방향족 화합물 등 다양한 휘발성 물질이 공기 중으로 방출될 수 있습니다. 이 물질들은 바람을 타고 주변으로 퍼지며, 주변의 다른 식물이 이 화학물질을 감지하면 아직 공격받지 않았더라도 방어 관련 유전자와 생리 반응을 미리 활성화하는 프라이밍이 일어날 수 있습니다. 그러면 나중에 실제로 초식동물이 공격했을 때 방어 반응을 더 빠르고 강하게 나타낼 수 있습니다. 예를 들어 식물의 방어반응에는 단백질분해효소 억제제를 만드는 방법도 있는데요, 초식동물이 잎을 먹으면 식물은 이런 억제제를 만들어 곤충의 소화효소 작용을 방해할 수 있습니다. 또한 독성 또는 기피성 물질을 증가시키거나 잎의 방어 관련 단백질을 활성화하기도 합니다. 또한 식물 간 신호 전달은 공기 중 휘발성 물질만 있는 것이 아닙니다. 뿌리 주변의 토양과 균근근 네트워크를 통해 화학물질이나 다른 신호가 전달될 가능성도 연구되고 있습니다. 감사합니다.
채택 보상으로 608베리 받았어요.
채택된 답변실제 식물은 공기와 땅속 통로를 통해 주변 식물에게 위험 신호를 보낼 수 있습니다.
만일 애벌레나 초식동물에게 공격받는다면 식물은 휘발성 유기화합물(VOCs)을 공기 중으로 배출합니다. 그럼 이 신호를 감지한 주변 식물들은 독성 물질을 만들거나 잎을 억세게 바꿔 공격에 대비하죠.
또 일부 화학 신호는 애벌레의 천적을 끌어들여 해충을 퇴치하기도 합니다.
그리고 뿌리에 연결된 곰팡이 균사망인 '우드 와이드 웹'을 통해서도 소통하기도 합니다.
예를 들어 병충해나 가뭄을 겪으면 화학/전기 신호가 땅속 균사망을 타고 옆 식물의 뿌리로 직접 흘러가는 방식이죠.
다만, 이런 소통은 의도적인 대화라기보다, 식물이 스스로를 보호하기 위해 뿜어낸 신호를 주변 식물이 감지하여 이용하는 현상이라 할 수 있습니다.
안녕하세요, 기억상실은공식인가님. 이중철 전문가입니다.
식물은 신경계나 목소리가 없지만, 초식 동물이나 애벌레의 공격을 받았을 때, 공기 중으로 특수한 화학물질을 내뿜거나 땅속 뿌리 네트워크를 통해 주변 식물들에게 위험 신호를 보내는 것으로 알려져 있어요. 이 신호를 받은 주변 식물들은 실제로 공격을 받기 전부터 미리 독성 물질을 합성하거나 방어 체계를 갖추는 정밀한 소통 메커니즘을 가동한답니다.
■ 공기 중으로 날아가는 화학 신호, 휘발성 유기 화합물
식물이 애벌레나 초식동물에게 잎을 뜯어 먹히기 시작하면 상처 부위에서 스트레스 호르몬이 분비되며 분자 구조가 작은 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 공기 중으로 대량 방출하는데요. 이 화학물질에는 대표적으로 메틸 자스모네이트나 녹색 잎 휘발물질 등이 포함되어 있습니다. 이 물질들은 바람을 타고 주변으로 수 미터 이상 날아가 인근 식물들의 기공과 표면 세포에 도달하게 되거든요. 식물은 눈이나 귀가 없지만 세포 표면의 특수 수용체를 통해 공기 중에 떠도는 이 화학 신호를 정밀하게 감지해 냅니다.
■ 신호를 받은 주변 식물의 선제적 방어막 형성
위험 신호인 휘발성 물질을 감지한 주변 식물들은 자신이 직접 공격받지 않았음에도 즉시 체내 방어 유전자 스위치를 켜게 되는데요. 주변 식물들은 잎 속에 곤충이 싫어하는 떫은맛의 탄닌 성분을 늘리거나, 곤충의 소화를 방해하는 단백질 분해 효소 억제제, 혹은 니코틴 같은 독성 알칼로이드 물질을 선제적으로 대량 생산합니다. 이로 인해 나중에 찾아온 애벌레는 잎을 뜯어 먹다가 소화 불량에 걸리거나 맛이 없어 다른 곳으로 도망치게 된답니다.
■ 구원투수를 불러오는 간접 방어와 천적 유인
식물의 신호는 단순히 동종 식물에게 경고하는 데 그치지 않고, 자신을 공격한 곤충의 천적을 불러 모으는 소통까지 수행해요. 예를 들어 옥수수나 콩과 식물은 배추벌레나 응애 같은 해충에게 공격을 받으면, 그 해충을 잡아먹거나 해충의 몸속에 알을 낳는 기생벌이나 기생파리를 유인하는 특정한 화학 향기를 공기 중으로 내뿜습니다. 이 신호를 맡고 날아온 천적들이 해충을 공격함으로써 식물은 스스로를 보호하는 정밀한 간접 방어 시스템을 완성해 냅니다.
■ 땅속 곰팡이 네트워크를 통한 지하 비밀 소통
공기 중 신호뿐만 아니라 흙 속 뿌리 연결망을 통해서도 강력한 경고 신호가 전달되는데요. 자연 속 대부분의 식물 뿌리는 식물과 상리 공생하는 곰팡이 실 모양의 균사체인 균근망(Mycorrhizal Network)으로 넓게 연결되어 있습니다. 이를 생물학계에서는 지상망에 비유하여 우드 와이드 웹이라고 부르기도 하거든요. 한 식물이 병원균이나 해충에 감염되면, 뿌리와 연결된 균근망을 통해 수용성 화학 신호와 미세한 전기 신호를 인근 식물의 뿌리로 전달하여 공기 중 신호보다 더 빠르고 확실하게 위험 상황을 알리기도 한답니다.
정리하자면,
식물은 초식동물의 공격을 받으면 공기 중으로 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 내뿜고 땅속 균근망 네트워크를 통해 신호를 전달하여 주변 식물들이 미리 방어 물질을 만들어 대비하도록 도우며, 천적을 불러들이는 방식으로 정밀하게 소통하고 자신을 보호한답니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
네 실제로 가능합니다 .식물이 초식동물에게 공격받으면 휘발성 유기화합물(VOCs)같은 화학물질을 공기중으로 방출하고 ,주변 식물이 이를 감지해 방어물질이나 독성물질의 생성을 늘릴 수 있습니다 .다만 사람처럼 의도적으로 경고 한다기보다 식물 사이에서 화학적 신호가 전달되어 주변 식물의 방어 반응을 유도하는 현상으로 이해하는 것이 정확합니다.