식물은 왜 흔들리나요?

 새로운 연구에서 미국과 이스라엘의 물리학자들은 식물 재배의 기이한 행동과 찰스 다윈 자신의 생애 후반 수십 년 동안 흥미를 끌었던 미스터리의 근본 원인을 파악했을 수 있습니다.

많은 사람들에게 식물은 정지해 있고 심지어 약간 지루해 보일 수도 있습니다. 하지만 녹색 물체는 실제로 많이 움직입니다. 예를 들어 해바라기 묘목이 땅에서 솟아오르는 타임랩스 영상을 보면, 그냥 똑바로 솟아오르는 것이 아닙니다. 대신, 해바라기가 자라면서 그 꼭대기는 원을 그리며 회전하고, 코르크 따개 모양으로 뒤틀려지며, 일반적으로 비록 매우 느리기는 하지만 꿈틀대며 움직입니다.

이제 CU Boulder의 Orit Peleg와 Tel Aviv University의 Yasmine Meroz가 공동으로 이끄는 연구원들은 "순환"이라고도 알려진 이러한 혼란스러운 움직임의 한 가지 역할을 발견했습니다. 온실 실험과 컴퓨터 시뮬레이션에서 연구팀은 해바라기가 주변 환경에서 햇빛 조각을 찾기 위해 순환을 활용한다는 것을 보여주었습니다.

이번 연구의 공동 저자이자 BioFrontiers의 부교수인 Peleg는 "많은 사람들이 식물의 움직임을 실제로 고려하지 않습니다. 왜냐하면 인간으로서 우리는 일반적으로 식물을 잘못된 프레임 속도로 보고 있기 때문입니다."라고 말했습니다.

연구팀은 8월 15일 물리적 검토 X 저널에 연구 결과를 발표했습니다.

이 연구 결과는 언젠가 농부들이 보다 효율적인 방식으로 다양한 작물을 재배하기 위한 새로운 전략을 세우는 데 도움이 될 수 있습니다.

BioFrontiers의 수석 저자이자 박사후 연구원인 Chantal Nguyen은 "우리 팀은 곤충 떼와 다른 동물 그룹의 사회적 상호 작용에 대해 많은 연구를 수행하고 있습니다."라고 말했습니다.

"그러나 이번 연구는 식물에서도 유사한 역학을 볼 수 있기 때문에 특히 흥미롭습니다. 식물은 땅에 뿌리를 두고 있습니다."

다윈의 오이

Nguyen은 식물이 일반적으로 동물처럼 이동하지 않고 대신 시간이 지남에 따라 다른 방향으로 자라며 움직인다고 덧붙였습니다. 역사적 기록에 따르면 다윈은 HMS 비글호를 타고 항해에서 돌아온 지 오랫동안 이 현상에 매료되었다고 합니다.

1860년대에 이동이 제한되는 다양한 질병을 앓고 있던 다윈은 집에서 식물을 관찰하면서 며칠을 보냈습니다. 그는 오이와 다른 종의 씨앗을 심은 다음 그 꼭대기가 매일 어떻게 움직이는지 추적했습니다. 결과적으로 지도는 거칠고 무질서해 보였습니다.

그는 1863년에 친구에게 "나는 내 덩굴손을 보고 매우 즐거워하고 있습니다. 그것은 나에게 딱 맞는 일종의 따분한 작업입니다"라고 썼습니다.

즐거웠든 아니든 다윈은 자신의 덩굴손 중 일부가 뒤틀린 이유를 설명할 수 없었습니다.

훈련을 받은 물리학자인 메로스도 당황한 미스터리입니다. 2017년 한 연구에서는 그녀가 올바른 방향을 제시했습니다. 부에노스아이레스 대학이 이끄는 과학자들은 비좁은 조건에서 해바라기를 재배했습니다. 그들은 식물이 마치 지퍼의 이빨처럼 자연스럽고 일관되게 지그재그 패턴으로 배열된다는 것을 발견했습니다. 이러한 배열은 식물이 그룹으로서 햇빛에 대한 접근을 최대화하는 데 도움이 될 것입니다.

메로즈는 식물의 흔들림이 식물 성장에서 그러한 패턴을 주도하는 엔진이 될 수 있는지 궁금해했습니다.

식물 과학 및 식량 안보 교수인 메로즈(Meroz)는 "식물 등반의 경우 끈을 묶을 지지대를 찾는 것이 분명합니다."라고 말했습니다. "그러나 다른 식물의 경우 왜 그만한 가치가 있는지는 확실하지 않습니다."

여기 태양이 온다

그 사실을 알아보기 위해 그녀와 그녀의 동료들은 일주일 된 해바라기 5개를 줄지어 키웠습니다. 그런 다음 이전의 다윈처럼 그들은 일주일 동안 식물이 어떻게 움직이는지 계획을 세웠습니다.

다음으로 Nguyen과 Peleg는 해바라기 성장 패턴을 분석하는 컴퓨터 프로그램을 개발했습니다. 연구원들은 또한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 해바라기가 다소 움직일 경우, 즉 무작위로 또는 느리고 꾸준한 패턴으로 흔들리면 어떤 일이 발생하는지 확인할 수 있습니다.

그룹은 디지털 식물이 전혀 흔들리지 않으면 모두 일직선으로 서로 멀어지게 기울어질 것이라는 사실을 발견했습니다. 반대로 너무 많이 흔들면 무작위 패턴으로 자랄 것입니다. 그러나 적당한 양의 임의성으로 움직인다면 해바라기는 숨길 수 없는 지그재그를 형성하여 실제 식물에서는 햇빛을 많이 받을 수 있습니다. Nguyen은 식물이 가장 좋은 빛이 나오는 곳을 찾기 위해 순환한 다음 그 방향으로 자라는 것 같다고 설명했습니다.

"시스템에 약간의 소음을 추가하면 식물이 주변을 탐색하고 각 식물이 최대 빛 노출을 찾을 수 있는 구성에 정착할 수 있습니다."라고 그녀는 말했습니다. "그것은 우리가 보는 멋진 지그재그 패턴으로 이어집니다."

향후 실험에서 연구자들은 해바라기가 어떻게 더 복잡한 배열로 자라는지 테스트할 예정입니다. 메로즈는 식물이 실제로 움직이는 사람이자 흔드는 사람으로 인정받는 것을 보고 기뻐합니다.

“만약 우리 모두가 식물과 같은 크기로 동시에 산다면 거리를 걸으며 식물이 움직이는 모습을 볼 수 있을 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다. "어쩌면 우리 모두는 식물을 애완동물로 키우고 있을지도 모릅니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240815124139.htm