기본 콘텐츠로 건너뛰기

식충식물은 진화 과정에서 많은 유전자를 버렸다



(The genomes of the carnivorous plants Venus flytrap, spoon-leaved sundew and waterwheel (from left) are decoded. Credit: Dirk Becker and Sönke Scherzer / University of Würzburg)


 식충식물(carnivorous plant)은 일반적인 식물이 충분한 영양분을 섭취할 수 없는 척박한 환경에서 살아갑니다. 이들의 주에너지원은 다른 광합성 식물과 마찬가지로 태양 에너지이지만, 생명 활동에 필요한 미량 원소들은 작은 곤충을 잡아 섭취합니다. 따라서 이를 위한 독특한 곤충 포획 및 소화 기관을 지니고 있습니다. 


 독일 율리우스 막시밀리안 뷔르츠부르크 대학(Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in Bavaria, Germany)의 라이너 헤드리히 (Rainer Hedrich)와 요르겐 슐츠 (Jörg Schultz), 그리고 일본 오카자키 대학의 미츠자수 하세베 (Mitsujasu Hasebe from the University of Okazaki)은 세 종의 식충식물이 어떤 유전자 변화를 통해 보통의 식물에서 식충 식물로 진화했는지 연구했습니다. 


 연구팀에 조사한 세 종의 식충식물 - 파리지옥 (Venus flytrap, Dionaea muscipula), 벌레먹이말 (waterwheel plant, Aldrovanda vesiculosa), 좀끈끈이주걱 (Drosera spatulata, spoon-leaved sundew) - 에서 의외의 사실은 이들이 다른 식물보다 오히려 유전자가 짧다는 것입니다. 일반적인 식물이 3-4만개의 유전자를 지닌 반면 좀끈끈이주걱은 18,111개, 파리지옥은 21,135개, 벨레먹이말은 25,123의 유전자를 갖고 있었습니다. 


 식충 과정에 필요한 유전자는 중 일부는 뿌리에서 가져온 것으로 대신 이들의 뿌리는 빈약하거나 거의 없다시피 하게 진화했습니다. 대신 꼭 필요한 유전자의 숫자는 중복을 통해 증가해 그 빈자리를 채웠습니다. 이들이 식충식물로 진화하기 위해 많은 것을 포기하고 한 가지 기능에 올인 했기 때문에 유전자 숫자가 오히려 줄어든 것으로 보입니다. 참고로 이들은 수백만년 전 하나의 공통 조상에서 갈라졌으며 진화 과정에서 각자 자신만의 벌레 포획 방법을 확보했지만, 유전적으로는 비슷한 부분이 많은 친척들입니다. 


 아무튼 세상에 공짜는 없습니다. 식충식물은 곤충을 잡아 먹기 위해 관련 유전자를 중복을 통해 키우고 나머지는 포기해 다시 돌아오기 어려운 강을 건넌 독특한 식물들입니다. 한번 고기맛을 본 식물이 아예 이쪽으로 진화 방향을 틀어버린 것을 보면 고기의 힘은 위대한 것 같습니다. 


 참고 


Gergo Palfalvi et al, Genomes of the Venus Flytrap and Close Relatives Unveil the Roots of Plant Carnivory, Current Biology (2020). DOI: 10.1016/j.cub.2020.04.051




댓글

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...