[핵잼 사이언스] 식물에도 ‘기생식물’ 있다…숙주의 유전자를 훔쳐쓰다

기생(parasitism)은 한 생물이 다른 생물의 영양분을 빼앗으면서 함께 살아가는 관계를 의미한다. 기생이라고 하면 우리가 떠올리는 일반적인 이미지는 회충, 조충, 편충 등 사람 몸 속에 사는 징그러운 벌레다. 그래서 우리는 이들을 기생충이라고 부르며 반드시 박멸해야 할 대상으로 여긴다. 하지만 기생 자체는 박멸의 대상도 아니고 벌레 같은 생물에만 국한된 방식도 아니다. 예를 들어 기생은 식물계에서도 흔한 생존 방식이다. 현재까지 알려진 기생 식물만 4000여 종에 달한다.

새삼(dodder)은 대표적인 덩굴성 기생식물로 아예 발아할 때부터 떡잎이나 뿌리를 만들지 않고 줄기를 길게 내서 숙주 식물을 찾는다. 일단 숙주를 찾으면 이 식물에 기생근을 뿌리 내려 여기서 양분을 빨아먹으며 살아간다. 꽃도 피우는 엄연한 식물이지만, 광합성 대신 숙주에 의존해 살아가는 것이다. 과학자들은 광합성을 하던 평범한 식물에서 어떻게 이런 독특한 식물이 진화했는지 연구해왔다.

미국 펜실베이니아 주립대학과 버지니아 공대 연구팀은 새삼 속의 식물에서 100여 개의 숙주 유전자를 찾아내 이를 저널 '네이처 식물'(Nature Plants)에 발표했다. 연구팀에 의하면 새삼의 성공 비결은 숙주의 유전자를 빼앗는 능력에 있다. 사실 식물이라고 해서 얌전히 포식자나 기생 식물에 먹히는 것은 아니다. 비록 식물이 움직이거나 물리적으로 반격하지는 못하지만, 대신 다양한 방법으로 식물을 먹는 동물과 다른 식물을 공격할 수 있다. 새삼은 숙주에서 빼앗은 유전자를 바탕으로 숙주 식물의 방어를 무력화할 방법을 개발한 것은 물론 여러 가지 다양한 용도로 이 유전자를 활용하고 있다.

과학자들에 의하면 새삼의 유전자 훔치기는 매우 놀라운 능력이다. 연구를 이끈 펜실베이니아 주립대학의 클로드 드팜필리스 교수는 박테리아처럼 단순한 생물의 경우 다른 박테리아의 유전자를 받아들이는 수평적 유전자 이동(Horizontal gene transfer)이 흔하지만, 새삼처럼 복잡한 식물에서는 드문 일이라고 설명했다. 하지만 새삼은 몇 개가 아니라 적어도 108개의 유전자를 숙주 식물에서 가져왔다. 연구팀에 따르면 이 중 18개는 모든 새삼종에서 발견된다. 따라서 새삼 속의 공통 조상이 훔친 18개의 유전자가 이 기생 식물의 성공에 중요한 비결이었던 것으로 보인다.

사실 기생 생물 전체에서 새삼의 사례는 빙산의 일각일 수 있다. 연구팀은 더 다양한 기생 식물이 사례를 연구해 이들이 어떻게 숙주의 유전자를 활용해서 효과적인 기생 식물이 되었는지 밝히기 위해 연구를 계속하고 있다. 기생이 인간 사회에서 좋은 의미로 사용되지 않을 수도 있지만, 이 역시 생명의 경이로운 진화 가운데 하나이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com