기생성 식물은 유전자도 약탈한다?

(해바라기 기생 식물인 오로반쉬 쿠마나. Orobanche cumana (right) is parasitizing a sunflower (left). Credit: Christopher Clarke, Penn State)

 기생충이라고 하면 일단 길쭉하게 생긴 하얀 벌레부터 떠올리지만, 사실 기생이라는 전략을 택한 생물체의 종류는 대단히 다양합니다. 여기에는 식물도 같이 포함됩니다. 우리에게 기생하지 않기 때문에 기생 식물에 대해서는 생소할지 모르지만, 몇몇 작물은 기생 식물로 인한 피해가 해충 못지 않습니다. 다양한 기생식물이 작물에 달라붙어 영양분을 갈취하는데, 놀랍게도 유전자 역시 빼앗는다는 사실이 밝혀졌습니다. 

 펜실베니아 주립대학의 클로드 드팜필리스(Claude dePamphilis, professor of biology, Penn State) 교수가 이끄는 연구팀은 3종의 기생 식물을 연구해서 (riphysaria versicolor, also called yellowbeak owl's-clover; Striga hermonthica, or giant witchweed; and Phelipanche aegyptiaca, called Egyptian broomrape,) 이들의 유전자 가운데 52개는 숙주 식물에서 기원했다는 사실을 밝혀냈습니다. 

 수평적 유전자 전달 (HGT, Horizontal Gene Transper)라고 불리는 이와 같은 유전자 전달은 다른 종 사이에서도 발생할 수 있습니다. 이전에 소개드린바와 같이 수평적 유전자 전달이 포식활동의 일부로 발생하기도 합니다. ( http://blog.naver.com/jjy0501/220263304730  참조) 그리고 인간의 유전자 일부 역시 이렇게 수평적으로 전달된 것으로 보입니다. 

 기생식물의 수평적 유전자 전달 역시 숙주 식물에서 세포와 영양분을 빼앗는 과정에서 발생합니다. 이 때 흡수한 숙주 식물의 DNA 중 일부가 전달된 것이죠. 그 구체적인 메카니즘은 더 연구가 필요하겠지만, 흥미로운 것은 이렇게 획득한 유전자의 기능입니다. 이 유전자들은 숙주 식물을 속이거나 혹은 공격하는데 사용되는 것 같습니다. 이는 기생 생물의 놀라운 능력 가운데 하나라고 하겠습니다. 

 다만 감탄만 할 순 없는게 이런 기생 식물들은 앞서 언급했듯이 작물에 큰 피해를 입히기 때문입니다. 이와 같은 기초 과학 연구는 생물의 놀라운 능력을 확인하는 것은 물론 이를 응용해서 효과적인 기생식물 대책을 마련할 수 있게 도울 것입니다. 

 참고 

Horizontal gene transfer is more frequent with increased heterotrophy and contributes to parasite adaptation, Proceedings of the National Academy of Sciences,www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1608765113 

 http://phys.org/news/2016-10-parasitic-weapons-genes-stolen-hosts.html#jCp