식물의 잎의 초록색이 가장 효율적인 이유는?
대부분의 식물들은 색이 초록색입니다. 광합성에 초록색이 최적인 것처럼 보이는데, 왜 다른 색보다 초록색 엽록소가 진화하게 되었나요?
식물의 잎이 초록색인 것은 에너지 흡수의 절대적인 효율성보다는 진화적 우연과 생존을 위한 안정성 확보의 결과입니다. 엽록소는 태양광 중 파란색과 붉은색 파장을 주로 흡수하고 초록색은 반사하기 때문에 녹색으로 보이는데 이는 과도한 에너지를 흡수할 경우 발생할 수 있는 열 손상이나 활성산소 생성을 방지하고 빛의 세기가 변동하는 환경에서도 광합성 시스템을 안정적으로 유지하기 위함입니다. 또한 초기 지구 바다에 서식하던 고세균이 이미 초록색 파장을 주로 사용하는 단백질을 이용하고 있었기 때문에 후발 주자인 식물의 조상은 경쟁을 피해 남은 파장 대역인 청색과 적색을 활용하는 방향으로 엽록소를 진화시켰다는 가설이 지배적입니다.
빛을 가장 안정적으로 활용하기 위해서입니다.
태양광 중 그 양이 많고 밀집된 파장으로 인해 에너지가 강한 녹색 빛을 모두 흡수하면 광합성 기관이 쉽게 손상될 수 있습니다. 그래서 식물은 에너지가 적당한 빨간색과 파란색을 주로 흡수하여, 빛 변화 속에서도 광합성 흐름을 일정하게 유지하는 것이죠.
또한 엽록소에 잘 흡수되지 않는 녹색 빛은 잎의 깊숙한 조직까지 투과되는데, 덕분에 잎의 겉면뿐만 아니라 안쪽 세포들까지 에너지를 전달받아 광합성을 할 수 있습니다.
특히 녹색이 된 또 다른 이유는 과거 녹색 빛을 사용하던 고균들을 피해 남은 빛을 활용하던 전략이 엽록소의 표준이 되었다는 가설이 꽤 유력하긴 하죠.