학문
직진만이살길
식물은 초식동물에게 먹히지 않으려고 어떤 방어수단을 갖고 있나요?
가시가 있는 식물 말고도 독성물질을 만들어내는 식물들이 있다고 들었는데, 움직이지 못하는 식물이 초식동물의 공격으로부터 스스로를 어떻게 보호하도록 진화했는지 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 식물은 움직일 수 없기 때문에 동물처럼 공격을 피해 도망갈 수 없습니다. 따라서 진화 과정에서 초식동물이 식물을 먹으려 할 때 먹기 어렵게 만들거나, 먹었을 때 손해를 보게 만드는 다양한 방어 전략이 발달했습니다. 우선 가장 대표적인 것이 화학적 방어인데요, 식물은 알칼로이드, 테르페노이드, 페놀성 화합물, 글루코시놀레이트, 시안화합물 등 다양한 2차 대사산물을 만들어냅니다. 예를 들어 니코틴은 담배의 해충에게 신경독성 영향을 줄 수 있고, 카페인은 일부 곤충의 신경계에 영향을 주며, 겨자과 식물의 글루코시놀레이트는 조직이 손상될 때 자극적인 물질로 전환되어 초식동물의 섭식을 방해할 수 있습니다.
또한 식물은 소화 자체를 방해하는 물질도 만드는데요, 예를 들어 탄닌은 단백질과 결합해 소화를 어렵게 만들 수 있고, 일부 식물의 단백질분해효소 억제제는 초식동물이 섭취한 단백질을 효율적으로 소화하는 것을 방해합니다. 이런 방어물질은 초식동물이 특정 식물을 반복해서 먹는 것을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 물리적 방어를 하는 경우도 있는데요, 가시와 가시털뿐만 아니라 잎을 매우 질기게 만들거나, 섬유질과 리그닌 함량을 높여 소화하기 어렵게 만드는 방법도 있습니다. 나무의 껍질이 단단한 것도 넓은 의미에서 방어 전략이라고 볼 수 있습니다. 초식동물이 식물을 먹으려면 더 많은 에너지를 들여 씹어야 하기 때문에 섭식 효율이 떨어집니다.
식물은 초식동물의 공격을 감지하고 방어를 강화하기도 하며, 잎이 애벌레나 곤충에게 갉아먹히면 식물 내부에서 자스몬산 같은 신호물질을 이용한 방어 반응이 활성화됩니다. 그러면 독성 물질이나 소화 방해 물질의 생산이 증가할 수 있습니다. 즉, 식물은 단순히 항상 독을 만들어 놓는 것이 아니라 공격을 받았을 때 방어 시스템을 활성화하는 방식도 사용합니다. 이러한 반응은 식물 내부에서만 일어나는 것이 아니라 주변 식물에 신호를 전달하는 현상으로도 이어질 수 있습니다. 감사합니다.
식물은 이동을 할 수 없기 때문에 나름의 화학적, 물리적, 생물학적 방어 체계를 진화시켰습니다.
먼저 니코틴이나 카페인, 솔라닌 같은 알칼로이드 독성 물질을 만들어 동물의 신경계를 교란하거나 마비시키고, 떫은맛을 내는 탄닌을 분비해 동물의 위장 속 단백질 및 소화 효소를 결합시켜 영양 흡수를 방해하여 다시 먹지 않도록 만들기도 합니다.
또한 물리적으로도 옥살산 칼슘 결정이나 규소를 잎에 축적해 동물이 잎을 씹는 순간 입안 점막을 베거나 치아를 빠르게 마모시켜 손상되도록 하기도 하고, 잎 표면의 선모 끝에 독액을 담아두거나 끈적이는 즙을 분비해 식물에 해랄 가하는 곤충을 가두고 죽이기도 하죠.
게다가 일부 식물은 곤충에게 잎을 뜯기면 공기 중에 특정 휘발성 물질을 뿌려 잎을 뜯어 먹는 애벌레의 천적인 기생벌 등을 불러모으는 경우도 있습니다.
또 식물 나름의 네트워크로 에부에서 공격을 받게 되면 메틸 자스몬산 가스를 분출해 주변 식물들에게 미리 독소를 생산하도록 하기도 합니다.
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
식물성 가시 질긴 잎 털같은 물리적 방어와 알칼로이드 , 탄닌, 시안화합물 등 독성 쓴맛 물질로 초식동물을 막습니다. 일부는 공격받으면 방어물질을 늘리거나 천적을 부르는 냄새도 납니다.