브리스톨 대학교 과학자들의 새로운 발견으로 식물의 가지 형성 기원에 대한 생각이 바뀌고 있다.

(2023년 3월 27일 사이언스 데일리 기사 번역)

연구팀은 가지를 만드는 메커니즘을 연구함으로써 수백만 년 전 최초의 육상 식물이 어떤 모습이었는지를 알아냈다.

근본적으로 다른 성장 패턴에도 불구하고 연구팀은 관다발식물의 공통적인 가지 형성 메커니즘을 확인했다.

브리스톨 생명과학대학의 질 해리슨 박사는 다음과 같이 설명한다: “현재 식물의 주류라고 할 수 있는 속씨식물 그룹에는 다양한 형태가 존재하며, 정원사는 식물의 싹 끝을 ‘꼬집어’ 옆 가지의 성장을 촉진하여 전체적으로 더 덤불 같은 형태를 만드는 데 익숙할 것입니다.

“그러나 속씨식물과 달리 다른 관다발식물은 성장하는 동안 싹 끝이 두 개로 갈라지는데, 이를 ‘이분화’라고 합니다”.

석탄기 시대에 석탄층을 형성한 고대 관다발식물의 계통인 석송류는 조상들이 가지고 있던 이분화 방식의 가지 형성 패턴을 보존하고 있다.

브리스톨 대학교의 연구진은 이분화가 단거리 옥신 수송에 의해 조절되고 장거리 옥신 수송에 의해 식물의 다른 부분에서 조정된다는 것을 발견했다.

학술지 Development에 게재된 이 논문은 속씨식물의 가지 형성과 석송류의 가지 형성이 모두 옥신 수송에 의해 조절된다는 사실을 밝혀냄으로써 약 4억 2,000만 년 전 최초의 관다발식물에도 유사한 메커니즘이 존재했음을 시사하고 있다.

이러한 연구 결과를 관다발식물이 아니면서 가지도 만들지 않는 이끼에서 알아낸 결과와 결합하면 약 4억 8천만 년 전 최초의 육상 식물이 어떤 모습이었을지 추론할 수 있다.

이전에 해리슨 박사 연구실에서는 이끼의 옥신 수송을 방해하여 이끼가 최초의 가지 화석과 유사한 방식으로 가지를 내도록 유도한 바 있다.

이 연구들을 종합하면 최초의 육상 식물은 가지를 가지고 있었으며, 관다발이 없는 이끼의 진화 과정에서 가지가 사라졌다는 것을 의미한다.

질 해리슨 박사는 이렇게 설명하고 있다: “식물에 의한 땅의 녹화는 동물에게 먹이와 호흡에 필요한 산소를 제공함으로써 모든 육상 생물이 진화할 수 있는 길을 열었으며, 가지 형성는 육상 식물의 방산에 있어 핵심적인 혁신이었습니다.”

“우리의 연구는 가지 형성이 생각보다 일찍 진화했다는 것을 의미하며, 이는 진화론적으로 중요한 결론입니다.”

“그 외에도 먼 친척 관계에 있는 식물들이 가지를 조절하는 데 동일한 유전적 메커니즘을 사용한다는 사실을 보여 주었다는 것은 미래의 생산성과 수확량을 개선하기 위해 식물의 형태를 설계하는 데 지식을 전달할 수 있는 큰 잠재력을 가져다줍니다.”

참고문헌: Victoria M. R. Spencer, Lucy Bentall, C. Jill Harrison. Diverse branching forms regulated by a core auxin transport mechanism in plants. Development, 2023; 150 (6) DOI: 10.1242/dev.201209

(본문은 DeepL 을 이용해 번역하고 편집자가 다듬었습니다)

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