광합성도 뿌리도 포기한 기생 식물

(Balanophora shed one third of its genes as it evolved into an uber-streamlined parasitic plant, according to new research by a team led by scientists at BGI Research, and including botanists from the University of British Columbia. Credit: Ze Wei, Plant Photo Bank of China, Nature Plants)

식물은 광합성을 통해 영양분을 만드는 1차 생산자입니다. 동물은 식물을 먹거나 아니면 식물을 먹는 동물을 잡아먹는 식으로 식물에 의존해 살아갑니다. 하지만 식물 가운데서도 예외는 존재합니다. 일부 기생 식물들은 아예 광합성도 포기하고 숙주 식물에만 의존해 살아갑니다.

이런 기생 식물 중 하나가 발라노포라과 (Balanophoraceae)입니다. 이들은 아예 엽록소 자체가 없는 식물로 제대로된 뿌리도 없이 숙주 식물에 관을 뻗어 숙주의 영양분을 뺏으며 살아갑니다. 그래서 외형도 식물보다 오히려 곰팡이를 닮았습니다.

브리티쉬 콜롬비아 대학의 시아올리 첸 박사 (Dr. Xiaoli Chen)와 그 동료들은 발라노포라와 또 다른 기생 식물인 사프리아 (Sapria)의 유전자를 분석했습니다.

일반적으로 숙주의 영양분을 빼앗는 단순한 생존 전략을 지닌 기생 생물은 유전자나 장기의 크기가 작아지는 특징이 있습니다. 연구팀은 발라노포라와 사프리아가 유전자의 28%와 38%를 잃어버렸다는 사실을 발견했습니다.

잃어버린 유전자 가운데는 광합성처럼 핵심 기능을 하는 유전자는 물론 여러 가지 필수 물질을 합성하는 유전자도 들어 있었습니다. 예를 들어 abscisic acid (ABA)를 합성하는 능력이 빠져 있는데, 전적으로 숙주의 영양분에 의존해 살아가기 때문입니다.

DNA는 세포 분열 때마다 한 세트를 완전히 복제해야 하는데, 당연히 많은 비용이 들어가는 과정입니다. 따라서 꼭 필요하지 않다면 시간이 지나면서 점점 사라지는 것이 일반적입니다.

아무튼 광합성도 뿌리도 포기하는 식물이 있다는 것은 생명 진화에는 한계가 없다는 사실을 보여주는 사례가 아닐 수 없습니다.

참고

https://phys.org/news/2023-09-parasitic-convinces-hosts-fleshit-extreme.html

Balanophora genomes display massively convergent evolution with other extreme holoparasites and provide novel insights into parasite–host interactions, Nature Plants (2023). DOI: 10.1038/s41477-023-01517-7

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