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미생물이야기 고생대의 식물과 균류가 지구를 초록으로 만들었다?
2013-08-01 14:10:41
이엠생명과학연구원

 

고생대의 식물과 균류가 지구를 초록으로 만들었다?

 

최근 발표된 새로운 연구는 최초의 지구 식물이 토양 균류와 협력하여 4억 7000만 년 이전에 육지를 어떻게 점유하기 시작했는지에 대한 통찰력을 제공하고 있다. 그 연구는 셰필드대학교(University of Sheffield)의 과학자들에 의해 수행되었다. "Nature Communications"에 발표된 연구는 본질적이지만 보이지 않는 증거를 제시하고 있다. 그 증거는 고대의 식물군이 토양에 서식하는 균류와 함께 거의 5억 년 전, 초기 고생대에 지구를 녹화(綠化)시켰음을 보여준다.

이번 연구는 육지 식물과 균류의 진화하는 역학 거동을 이해하는데 새로운 통찰력을 제공하고 있다. 왕립식물원, 큐(Royal Botanic Gardens, Kew)와 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London), 시드니 대학교(University of Sydney)의 전문가들도 이번 연구에 참여했다.

토양 균류가 초기 육지 식물과 서로 이로운 관계를 가져서 육상 환경에서 최초의 군체를 형성하는데 필수적인 역할을 하는 지에 대해서는 과학자들이 오랫동안 의문을 가지고 있다. 그러나 현재까지 초기 고생대(약 4억 7000만 년 이전)의 육지 식물이 상호 이득을 얻기 위해 균류와 협동했는지 여부와 어떻게 협동했는지를 보여주는 증거는 부족하다.

연구팀은 엽상체 우산이끼 식물을 연구했다. 이 식물은 가장 고대의 육지 생물군 중 하나인데, 현재에도 존재하고, 자신들의 조상에게 있는 최초의 특징 중 많은 부분을 현재에도 가지고 있다. 연구자들은 이산화탄소가 풍부한 대기를 시뮬레이션 하기 위해 환경이 컨트롤 된 생장실을 이용했다. 생장실은 엽상체 우산이끼 식물이 시작된 고생대의 환경과 비슷하다. 이 환경은 식물 성장을 위한 균류의 이점을 크게 확대시켰으며 따라서 식물과 균류 사이의 협동이 초기에 이루어지도록 촉진시켰다.

균류가 엽상체의 우산이끼 식물에 이식되었을 때, 탄소를 빨아들이는 광합성은 크게 증대되었으며, 성장과 무성 생식, 식물의 적응도에 이로운 영향을 주는 인자들도 크게 증대되었음을 연구팀은 발견했다. 균류는 토양의 필수적인 영양물을 제공하기 때문에, 공생관계인 균류가 이식되었을 때, 식물은 성장과 생식이 더 잘 된다. 식물에 이점을 준 균류는 답례로 식물에게 탄소를 받아서 이익을 얻는다. 각각의 식물은 테니스 코트의 1∼2배에 달하는 면적에 있는 균류를 지원하고 있음이 이번 연구에서 발견되었다.

"이 고대의 식물을 연구함으로서 우리는 고대를 보는 창문을 열었다. 그 창문을 통해 가장 초기의 육지 식물이 어떻게 진화했는지에 대해 연구를 할 것이다. 우리의 연구 결과는 식물과 균류의 공생에 의해 지구의 녹화가 촉진되었다는 아이디어를 뒷받침한다. 또한 균류와 팀을 이루지 않았다면 식물은 육지에서 거점을 얻지 못했음을 보여준다. 이는 오랫동안 의심되고 있지만, 현재까지 연구되지 못했다. 생태계의 기본적인 변화를 조정하는 생물체 사이의 중요한 협동 역할을 다시 생각하는 것이 필요할 것이다."라고 David Beerling 교수는 말했다. 그는 셰필드 대학교의 동식물 과학과에서 활동하고 있다.

"균류는 세계의 모든 유형의 서식지에 있으며, 많은 식물이 성장하는데 필수적이다. 하등 식물과 관련된 균류를 현재 발견하기 시작하는 것은 흥분되는 일이고, 연구해야 할 일이 여전히 더 남아있다는 것도 흥분되는 일이다."라고 Martin Bidartondo은 말했다. 그는 왕립식물원, 큐의 조드렐 연구소(Jodrell Laboratory)에서 활동하고 있다.

(참조: Claire P. Humphreys, Peter J. Franks, Mark Rees, Martin I. Bidartondo, Jonathan R. Leake, David J. Beerling. Mutualistic mycorrhiza-like symbiosis in the most ancient group of land plants. Nature Communications, 2010; 1 (8): 103 DOI: 10.1038/ncomms1105)




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