과학 | 끝내 진화하여 살아남고 마는 식물 이야기, 『극한 식물의 세계』

극한 식물의 세계 - 끝내 진화하여 살아남고 마는 식물 이야기
김진옥.소지현 지음 / 다른 / 2022년 9월

『하나, 책과 마주하다』

1월 1일 0시 기준으로 지구가 탄생했다면 식물은 11월 24일 이끼식물의 모습으로 나타났다.

현재 우리가 식물이라 부르는 생물의 가장 원시적인 단계는 이끼식물이다.

최초의 식물부터 지금의 식물까지 알고 싶다면, 45억 7000만 년이라는 지구의 역사와 지질시대를 훑어봐야 한다.

그렇다면 그 많은 식물들 중 가장 크고 작은 식물은 무엇이고 가장 빠르고 느리게 자라는 식물은 무엇이고 극한의 땅에서도 자라는 식물은 과연 무엇일까?

식물의 세계가, 문득 궁금해졌다.

저자, 김진옥은 이화여자대학교 생물과학과를 졸업하고, 동 대학원에서 식물분류학으로 석사 및 박사학위를 받았다. 이화여자대학교 자연사박물관 학예원구원, 성신여자대학교 자연사박물관 학예사로 근무했으며, 현재 서대문자연사박물관 식물분야 전문 위원으로 활동하고 있다.

허준박물관, 약령시 한의학박물관, 한독의약박물관, 한국숲해설가협회 등에서 식물수업을 진행하였다.

저자, 소지현은 이화여자대학교에서 생명과학과 학사와 에코과학부 식물계통분류학 통합과정을 수료하고 현재 이화여자대학교 자연사박물관 학예연구원으로 재직하고 있다.

자연사박물관, 이화여자대학교 자연사박물관, 인천 국립 생물자원관, 허준박물관에서 과학 교육 담당 강사로 활동하며 자연과학의 이야기를 나누고 있다.

Ⅰ 크거나 작거나

2016년 7월, 전 세계가 이목이 한 식물에 집중되었다.

시체꽃이라고도 부르는 타이탄 아룸이 80년 만에 꽃을 피운다는 것이었다.

수만 명이 이 꽃을 보기 위해 뉴욕식물원으로 몰렸고 꽃이 피고 지는 장면은 전 세계로 생중계되었었다.

도대체 어떤 꽃이기에 모두가 관심을 보이는 것일까?

타이탄 아룸은 수마트라섬에만 있던 식물로, 현재는 전 세계 식물원에서 옮겨 심어 전시하고 있는데 대개 7-9년에 한 번 꽃을 피운다고 한다.

무엇보다 피어 있는 기간이 단 이틀 뿐이라 타이탄 아룸의 꽃을 보기란 하늘의 별 따기인 셈이다.

이렇다보니 타이탄 아룸의 개화 소식이 들리면 모두의 관심이 쏠릴 수밖에 없다.

그렇다면 단지 7-9년에 한 번, 그것도 이틀만 꽃을 피운다는 이유로 사람들의 이목을 한 번에 받는 것일까?

또 다른 이유가 있다.

바로 타이탄 아룸은 길이 3m, 너비 1.5m까지 자라는 세계에서 가장 큰 꽃이기 때문이다.

여기서 말하는 꽃이란 꽃 한 송이가 아닌 꽃대에 달린 꽃 전체를 일컫고 있으니 정확하게는 '세계에서 가장 큰 꽃차례'라 할 수 있겠다.

바깥쪽은 녹색의 잎, 안쪽은 마치 거대한 나팔 모양의 꽃잎이 피어나듯 검붉은 색을 띄고 있는데 재미있는 것은 타이탄 아룸의 꽃을 세계에서 가장 큰 꽃이라고 표현하는 이유는 꽃차레 전체가 하나의 꽃처럼 보이기 때문이다.

타이탄 아룸의 꽃잎처럼 보이는 부분을 불염포라고 하는데, 이는 잎이 변형된 것으로 꽃차례 전체를 감싸안아 꽃차례를 보호하며 꽃가루를 옮기는 동물을 불러들이는 역할을 한다.

흔히 접할 수 있는 카라와 안스리움의 꽃도 각각 흰색과 빨간색의 꽃잎처럼 보이는 불염포로 싸여 있는 꽃차례이다.

그렇다면 여기서 의문이 생기는 게 '진짜' 꽃은 어디에 있을까?

'진짜' 꽃은 불염포 안쪽으로 가운데 높이 솟아 있는 거대한 연두색 기둥 아래쪽에 달려있다.

불염포가 감싸고 있어 자세히 볼 순 없지만 연두색 기둥 아래에 밑씨를 가진 작은 암꽃이 빼곡, 그 위로는 꽃가루를 가진 수꽃이 빼곡하게 달려 있다.

덧붙여 불염포가 감싸고 있어서 자세히 볼 수 없기도 하지만 방독면 없이는 관찰이 힘들다고 한다.

그 이유는 꽃이 풍기는 지독한 냄새 때문이다.

앞서 시체꽃이라고도 불린다고 언급했었는데, 그 냄새가 마치 썩어가는 고기와도 같아 얼마나 독한지 가까이 보려고 했던 사람들 중에 기절한 사람도 있었다고 한다.

이틀이란 짦은 개화 시간 동안 성공적인 꽃가루받이를 하기 위해 꽃차례에 거대한 크기, 강렬한 색깔, 지독한 냄새, 높은 온도 등 촘촘한 설계로 완벽한 생존 전략을 가지고 있는 타이탄 아룸!

그래서 매력적인 것이 아닐까 싶다.

꽃이 아닌 나무로 넘어가볼까?

우리나라에서 가장 키가 큰 나무는 무엇일까?

열네 살쯤 가족들과 양평으로 여행을 떠났었는데 그때 용문사에도 들러 은행나무 앞에서 막냇동생과 함께 찍은 사진이 있다.

쭉 뻗어있는 은행나무를 다 담아주려던 엄마의 열정이 빛을 발해 결과물이 매우 만족스러워 큰 액자로 뽑아 장식장 한편에 두었는데, 그때 찍었던 은행나무가 바로 우리나라에서 가장 키가 큰 은행나무이다.

1962년 천연기념물 제30호로 지정되어 보호되고 있는 용문사 은행나무의 키는 42m로 나이는 1100년이 넘은 것으로 추정되고 있다.

1100년, 그렇다면 삼국시대에 싹을 틔워 고려시대, 조선시대를 거쳤으니 역사의 산증인인 셈이다.

은행나무는 암꽃과 수꽃이 다른 나무에 피는 암수딴그루 식물로, 먹는 은행은 암나무에서 열리는 씨앗이다.

덧붙여, 황금빛의 절경을 보고싶다면 꼭 단풍이 물드는 가을에 용문사에 방문하기를 추천한다.

키가 큰 나무를 봤으니 작은 나무도 봐야 하지 않을까?

우리나라에서 가장 키가 작은 나무는 무엇일까?

우리나라에서 가장 따뜻한 곳이라고 할 수 있는 제주도!

제주도에는 다른 어느 지역보다 추운 곳이 있으니 바로 한라산 꼭대기이다.

땅에서부터 100m씩 올라갈수록 기온이 0.6℃씩 떨어지는데, 백록담의 기온은 한라산 아래보다 약 11℃ 더 낮다고 한다.

바로 백록담 바위틈에 우리나라에서 가장 키가 작은 나무인 암매가 붙어 살고 있다.

암매는 돌에 피는 매화라는 뜻으로, 난쟁이버들과 막상막하를 이루며 세계에서 가장 키가 작은 나무에 속한다.

아무리 자라도 10m가 넘지 않아 서로 옹기종기 붙어있는 모습이 마치 난쟁이버들과도 같다.

마치 전체적인 모습이 방석과도 같은데 암매는 백록담 바위에서 빈틈없이 빽빽하게 줄기를 얽혀 매서운 바람과 낮은 기온을 이겨낸다.

암매의 잎은 난쟁이버들의 잎에 비해 크기는 작지만 가죽처럼 반들반들하고 도톰해 겨울에도 푸른 잎을 달고 살며 수명이 다해 죽더라도 줄기에 남아 태양열을 흡수한다고 한다.

그렇다면 암매는 어쩌다 백록담 바위에 붙어 살게 된 것일까?

사실 암매는 북쪽의 극지방에 서식하고 있었는데 빙하기 때 점점 강해지는 추위를 견딜 수 없어 남쪽으로 내려오게 되었고 그렇게 정착한 곳이 제주도였다.

그런데 빙하기가 끝나고 날이 따뜻해지자 암매는 더이상 이곳에 있을 수 없어 다시 올라가려 하는데, 한반도와 제주도가 바다를 두고 분리되니 갈 곳을 찾지 못하게 된다.

그렇게 땅을 피해 고도가 높은 곳으로 오르고 오르다보니 도착한 곳이 백록담이었던 것이다.

생명과학의 세계란 참으로 신기하다.

안타까운 것은 온난화 현상으로 인해 전체적인 기온이 올라가면서 암매는 백록담 꼭대기에서 올라갈 수도, 버틸 수도 없는 상황이 되어버려 우리나라 멸정위기 1급 식물로 지정해 보호하고 있다고 한다.

Ⅱ 강하거나 독하거나 교묘하거나

식물이 독을 품는 이유는 단 하나다.

바로 천적으로부터 자신을 지키기 위해서이다. 식물에게 천적이라 하면 그 대상은 동물이 될 수도, 균이 될 수도 있다.

독이 강한 식물은 그렇지 못한 식물보다 잘 살아남을 뿐더러 자손을 많이 퍼뜨려 더더욱 강한 독을 강한 식물로 진화하게 된다.

식물의 독은 전체적으로 퍼져있기도 하고 잎, 열매, 씨앗 등에 집중되기도 하는데 대부분은 씨앗에 독을 품는 식물들이 많다.

씨앗이 자손을 남기는 직접적인 매개체이기에, 동물들이 먹지 못하게 하려고 씨앗에 독을 품는 것이다.

그렇다면 어떤 식물의 씨앗이 가장 강한 독을 가지고 있을까?

바로 피마자의 씨앗이다.

피마자는 아주까리라고도 부르며 열대지방 전체에 널리 퍼져 있어 많은 사람이 심어 기르고 있다.

세계에서 가장 유독한 식물로 기록되어 있는 피마자의 씨앗에는 소량으로도 사람을 죽일 수 있는 독이 들어있다.

피마자의 씨앗에 들어있는 독의 실체는 리신으로, 리신은 생물무기금지협약 규제 목록에 올라와 있을 정도이다.

제1, 2차 세계대전 당시 리신을 무기화하기 위해 많은 실험을 했었고 그 과정에서 많은 사람들이 암살되었었다.

리신은 책을 통해 접하기도 했지만 CSI와 같은 범죄물 미드에서 일찍이 접해 사람에게 얼마나 치명타를 입힐 수 있는지 알고 있다.

이렇듯 리신이라는 단어가 생소하지 않은 것은 바로 많은 사건의 중심에 올라왔었기 때문이다.

1978년 영국 런던의 한 버스정류장, 불가리아 정부를 반대하던 조지 마르코프가 불가리아의 비밀경호국 요원에게 살해당한다.

우산 끝에 다리를 찔렸다는데, 사실 우산은 우산을 가장한 무기였으며 끝에 리신을 넣은 작은 알갱이가 들어 있었다고 한다.

1.7mm로 눈에 보이지 않을 만큼 작았지만 사람을 죽이기에는 충분한 양이었다.

그렇게 리신이 들어있는 우산에 허벅지 뒤쪽을 찔린 마르코프는 처음에 벌레 물린 통증을 느끼다 그날 밤 열이 나기 시작했고 시름시름 앓다 4일 만에 사망하게 된다.

2013년, 당시 미국 대통령인 버락 오바마에게 리신이 들어있는 편지가 배달되어 테러 경계령이 내려졌었는데 용의자는 상원의원과 판사에게도 같은 편지를 보내 생물학적 무기 사용 시도 혐의로 25년 형을 받게 되었다.

가루로 만든 리신이라도 기침, 발열, 설사, 출혈 등이 나타나다가 결국은 사망에 이르고 만다.

리신이 치명적일 수밖에 없는 이유는 일단 몸 속으로 들어오면 생명 유지에 필수적인 단백질을 세포에서 만들어내지 못하게 하기 때문이다.

번식력이 좋기도 하지만 사람들은 왜 피마자를 심어 기르는 것일까?

기원전 4000년경 이집트 무덤에서도 나온 것을 보면 유용하게 사용했던 식물임에는 틀림없다.

추정하건데, 피마자 씨앗에서 얻는 기름인 피마자유를 램프의 연료나 화장품, 의약품으로 쓴 게 아닐까 싶다.

무엇보다 다른 식물의 씨앗보다 월등히 많은 기름을 추출할 수 있다.

지금도 피마자유는 다양한 분야에서 쓰여지고 있다.

금속이 부딪히는 것을 방지하기 위한 윤활제, 상처 치유 연고, 램프 연료 등 여러 화학 분야의 원료로도 사용되고 있다.

치명적인 독성에 반해, 사람들은 왜 기피하지 않는 것일까?

씨앗에만 독성이 있고 씨앗에서 기름을 추출할 때 단백질인 리신이 기름에 녹아 나오지 않기 때문이다.

참고로 80℃ 이상만 열을 가해도 파괴되기 때문에 독성은 쉽게 사라진다.

Ⅲ 지나치거나 열악하거나

전세계에서 가장 메마른 곳, 아타카마 사막.

비가 땅에 닿기도 전에 증발해버리니 진정한 사막이라 할 수 있겠다.

오죽하면 화성 탐사 장비 테스트하는 장소로 사용되기도 했을까.

아타카마 사막은 바다였던 곳이 융기하여 생성된 지형으로, 소금 덩어리가 돌아다닐 정도로 염분이 많다.

해발 2000m가 넘는 고도이다 보니 낮은 여름처럼 더워도 밤은 겨울처럼 추워 계절에 상관없이 밤 기온은 영하로 떨어지곤 한다.

이렇게만 보면 극한의 공간이나 다름없으니 그 어떤 식물도 못 견딜 것 같다고 예상하겠지만, 살아가고 있는 식물이 있다.

너비 6m에 달하는 거대한 반구형의 모습을 한 식물, 그 주인공은 바로 야레타다.

야레타는 바위 근처에 붙어살며 극도의 건조함과 온도 차를 견디며 살아가고 있는데 그 모습이 마치 초대형 브로콜리처럼 생겼다고 한다.

야레타를 본 대부분은 신기하게 생긴 녹색 바위라고 생각하지 식물이라고 생각하지 못 한다고 한다.

야레타는 물이 많은 곳에 살면서 포자로 번식하는 이끼가 아니라 극도의 건조함 속에서도 꽃을 피워 열매를 맺는 속씨식물이다.

1년에 겨우 1.4mm에서 4mm까지 자란다고 하니 녹색 바위처럼 생겼다고 본 야레타는 수백 년 동안 살아오고 있는 것이다.

야레타의 생존 전략은 바위와 돌에 있다.

물이 없는 환경이 유리하기에 큰 돌이나 바위 근처에 붙어사는 야레타는 돌 위에 고여지는 물을 빠르게 흡수한다고 한다.

아타카마 사막에 비가 오지 않는 것은 맞다. 다만 안갯속 수분이 높은 해발에 있는 돌 위에 닿으면 식어서 물방울로 변하게 되어 소량의 물이 고이게 되는 것이다.

또한 낮에 강렬한 햇빛으로 데워진 돌이 밤의 추위 속에서 야레타를 따뜻하게 보호해준다.

현재 기후변화로 인해 날이 갈수록 건조하고 척박해지니 과학자들은 오늘도 아타카마 사막의 식물들을 연구하고 있다고 한다.

극한의 조건에서도 수백 년을 살아오고 있는 야레타는 정말이지 대단한 존재이다.

야레타의 유전자를 분석하여 척박한 환경에서도 잘 자랄 수 있는 작물을 만들어낸다면 훗날 많은 도움이 되지 않을까 싶다.

☞

유치원 때, 식물원에 다녀온 기억이 선명하다.

그 때, 충격적(?)으로 다가왔던 식물이 바로 파리지옥이었다.

식물이 파리를 먹는다고?

설마! 했었지만, 살포시 앉은 파리를 꿀꺽 삼키는 모습을 보고 얼마나 놀랐었는지 모른다.

세계에서 가장 크고 작은 식물은 무엇이고 가장 빠르고 느리게 자라는 식물은 무엇이고 극한의 땅에서도 자라는 식물인지, 총 30개의 식물을 통해 뜻깊은 여행을 다녀온 기분이다.

생명체는 결국 주어진 환경 속에서 적응하며 살아갈 수 있음을, 식물을 통해 다시 한번 느낄 수 있었다.

생명과학의 세계가 이렇게나 신비로웠던가!

크게 관심을 두지 않았던 것도 이유였겠지만 미생물에 이어 식물까지 책을 통해 접해보니 순간 그런 생각도 했었다.

'이과를 선택해서 과학을 배웠으면 참 좋았을텐데…'

생각해보니 서울대공원 내에 있는 식물원 들렸던 게 20살 때이니 식물원 안 가본지도 참 오래된 것 같다.

생각난 김에, 한 번 다녀와야 할 것 같다!

어제의 미생물에 이어 오늘의 식물이라니!

마치 짜여진 것 마냥 순서를 완벽하게 잡은 것 같아 뿌듯할 정도였다.

생명과학이 이렇게나 재미있을 줄은 몰랐다.

"나, 정말로 과학 좋아했네…♥"