<책속글귀- 식물은 위대한 화학자 中>

 

 

 

식물은 모두가 화학자, 지칠 줄도 모르고 온 세계의 분자들을 결합한다.

-게리 나스이더

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식물에게는 단일한 화학 구조를 바탕으로 헤아릴 수 없이 많은

화학적 변이들을 만들어내는 능력이 있다.

-데이비드 호프만

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식물은 이산화탄소 분자를 흡수한 다음, 광합성 작용을 통해 이를 분해한다.

탄소는 그대로 두고, 산소만 뿜어내는 것이다.

이처럼 식물이 탄소를 체내에 보유하기 때문에 대기 중의 산소 비율은 증가한다.

그리고 식물이 탄화식물(불에 타서 만들어지는 숯)로 매장되거나 토탄, 석탄, 석유의 형태로 매장되어,

대기 중의 산소 비율은 계속 높은 상태를 유지한다.

물론 지구상의 식물 중에서 이런 탄소'받이sink'속에 영구적으로 저정되는 것은 약 0.1퍼센트에 지나지 않는다.

그러나 이는 산소수치를 높게 유지시키기에 충분한 양이다.

 

식물속에 들어 있는 나머지 탄소는 재순환 과정을 거친다.

통나무를 부에 태우거나, 박테리아가 썩어가는 식물을 분해하거나,

우리의 몸이 섭취한 음식들을 서서히 연소시키거나,

혹은 차에 연료를 공급하기 위해 석유에서 얻는 가솔린을 이용하는 등

모든 종류의 연소 과정을 통해 탄소는 다시 이산화탄소의 형태로 대기 중에 방출된다.

 

 

 

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식물 화학작용의 향연

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광합성 중에 이산화탄소의 분해로 생겨난 탄소 원자는

모든 식물의 화학작용에서 중추적인 역할을 한다.

식물은 이 탄소를 이용해서(수소, 산소, 질소와 함께) 자신의 신체 구조를 형성한다.

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또 당이나 전분, 엽록소 같은 일차 화합물과

"산, 알데히드 시아노계 글리코시드, 티오시아네이트, 락톤, 쿠마린, 퀴논, 플라보노이드, 타닌, 알칼로이드,

테르페노이드, 스테로이드 같은 수십만 혹은 수백만 개의 복합 이차화합물을 만들어낸다.

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이 모든 화합물은 서로 다른 대사경로(말하자면 서로 다른 구성 기술)를 통해 만들어진다.

그리고 각 이차 대사산물계에는 엄청나게 많은 종류의 하위무질들이 포함되어 있다.

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한 예로, 당 분자 네 개의 관계만 바꾸어도 3만 5000개 이상의 서로 다른 화합물을 만들어낼 수 있다.

지금까지 알려진 것만 해도 1만 가지 이상의 알카로이드와 2만 가지의 테르펜, 8000종의 폴리페놀이 있다.

지금도 매일 새로운 알칼로이드가 한 가지씩 확인되고 있다.

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이 화합물은 대부분 100만분의 1(ppm)이나 10억 분의 1(ppb),

혹은 1조 분의 1(ppt)단위로만 존재한다.

그러나 이들은 생물에 중요한 영향을 미친다.

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그리고 이들이 결합할 때, 그 작용은 엄청나게 증가하며,​ 때로는 몇 배에 이를 정도로 증가한다.

복합적인 피드백 고리를 통해, 식물은 주변에서 일어나는 일들을 지속적으로 감지하고,

그에 대한 반응으로 자신이 만드는 식물 화학물질의 수와 결합, 그리고 양을 조절한다.​

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​씨앗에서 일어나는 일

 

식물은 씨앗 속에 독특한 화학물질들을 저장해 둔다.

그래야 씨앗이 세상 밖으로 나가 성장할 수 있기 때문이다.

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또 토양 미생물들로부터 씨앗을 보호하기 위해 씨앗이나 씨앗의 외피에 많은 종류의

화합물(타닌이나 락톤, 알칼로이드, 폐놀 화합물, 플라보노이드 등)을 넣어둔다.

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발아에 적합한 조건이 감지될 때까지 씨앗이 몇 년 혹은 몇십 년을 땅 속에서 살아남을 수 있는 것도

바로 이런 물질 덕분이다.

이들의 화학적 메커니즘은 상당히 정교하다.

 

한 예로, 독말풀은 히오시아민과 스코폴라민으로 씨앗을 감싼다.

이 두 개의 알칼로이드 물질은 씨앗을 미생물들로부터 보호해주고, 씨앗의 발아를 막아준다.

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그러다 발아에 필요한 만큼 비가 내려 씨앗의 외피에 있던 이 화합물들이 용해되면,

씨앗은 싹을 틔우기 시작한다.

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그러면 알칼로이드는 토양 속으로 흩어져 린다.

그러나 가까이 있는 다른 식물이나 미생물들을 억제할 정도로 그 힘은 여전히 강력하다.

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어미 식물은 흔히 씨앗들 속에 다양한 종류의 화학물질을 서로 다른 양으로 저장해두어 씨앗의 생존을 돕는다.

발아되기 전에는 씨앗은 다른 식물들처럼 복합적인 피드백 고리를 통해 외부의 환경 구조를 끊임없이 분석한다.

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그러다 발아에 적합한 환경이 감지되면,

앱시스산과 지베렐린사, 사이토키닌, 에틸렌 등의 식물 화합물을 방출한다.

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이것을은 10ppt의 낮은 수치로도 활동을 하며, 발아를 조절하는 역할을 한다.

또 씨앗은 스스로 광합성 작용을 할 수 있을 정도로 자랄 때까지 사용할 충분한 양의 당분을

전분의 형태로 함유하고 있다.

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그러다 발아가 되면, 효소를 방출해서 저장해두었던 전분을 당분으로 전환한다.

개개의 식물은 자신과 주변 환경의 탄탄한 피드백 고리를 통해 정보를 얻고,

이를 토대로 이 모든 화학물질의 구성과 방출을 결정한다.

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오 인간이여, 그대는 정말로 우리의 춤에 싫증이 났는가?

그 끝없는 여정에서 우리는 서로 잘 섬기지 않았던가?

기억하라 인간이여, 기억하라.

시간의 저 광대한 심연을, 그대의 이데올로기와 종교가 만들어내는 그 초라한

확신들이 마지막 눈 깜짝할 순간의 표현에 지나지 않음을.

인간이여 기억하라.

그대 역시 생명의 나무에 매달린 잎사귀임을,

나무를 통과해, 서로의 잎 속으로, 존재 자체의 토대 속으로 들어갈 수도 있나니,

그대에게 필요한 것은 오로지 기억하는 것, 그 흐름 속으로 다시 힘차게 들어가는 것뿐.

 

녹색의 도화선을 관통하는 힘이 저 꽃을

나의 청춘을 움직이나니......

물로 바위를 뚫는 저 힘이

나의 피도 흐르게 한다.

-딜런 토머스Dylan Thomas,<녹색 도화선을 관통하는 저 힘이 꽃들을 움직인다>

 

 

 

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우리는 길을 만들며 걷는다

그대, 걷는 자여, 길이란 없다

바다 위를 달리는 바람만이 있을 뿐,

-안토니어 마차도 Antonio Machado, <나는 결코 명성을 바라지 않는다>

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출처: 식물은 위대한 화학자​