우리는 누구나 고아가 된 고양이를 보살피는 개, 먹이를 공유하는 침팬지나 다친 친구를 살살 밀어주는 돌고래와 같은 이타적인 동물의 사례를 들어보았다. 이제, 콜로라도 볼더대학교가 주도한 한 연구는 일부 식물들도 이타적이라는 점을 시사한다.

연구진은 각각 수정된 종자가 두 개의 “형제(sibling)”를 함유한 옥수수를 연구하였다. 콜로라도 볼더대학교 교수 파멜라 디글(Pamela Diggle)은 여기서 형제란 배(embryo)와 종자가 자라면서 배를 먹이는 배젖이라는 그에 상응하는 조직 일부를 말한다고 밝혔다. 그들은 동일한 모체와 부체를 공유하는 종자 내의 배와 배젖의 생장과 행동을 유전적으로 상이한 부모를 둔 배와 배아와 비교하였다.

생태학 및 진화생물학과의 파멜라 디글 교수는 “연구 결과는 종자 내에서 배아와 동일한 모체와 부체를 둔 배는 동일한 모체이나 상이한 부체를 둔 배보다 무게가 상당히 더 무거운 것으로 나타났다. 우리는 배와 동일한 부체를 공유하지 않는 배젖은 그만큼의 먹이를 넘겨주지 않는다는 사실을 알게 되었다. 덜 협조적으로 행동하는 것처럼 보인다”고 말했다.

이 주제에 관한 논문은 <미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)> 1월 21일호에 발표되었다. 이번 연구의 공동저자는 콜로라도대학교 볼더의 생태학 및 진화생물학과 박사학생인 치치 우(Chi-Chih Wu)와 콜로라도대학교 볼더의 교수로 있는 동안, 이 프로젝트에 관한 연구를 도왔던 하버드대학교 교수 윌리엄 “네드” 프리드먼을 포함한다.

디글 교수는 이전의 연구로부터, 자원이 한정될 때, 식물은 우선적으로 열등한 자손에 영양분을 주지 않을 수 있음은 꽤 명백하다고 밝혔다. 그는 “우리의 연구 결과는 식물에서 형제들 사이의 협동이라는 아이디어를 특별히 시험한 최초의 것”이라고 밝혔다.

프리드먼 교수는 “자연의 가장 기초적인 법칙 가운데 하나는 이타주의자가 되겠다면 가장 가까운 친척에게 넘겨주라는 것이다. 후원자가 수혜자의 가까운 친척인 경우, 이타주의는 발달한다. 배젖이 모든 먹이를 배에 넘겨준 다음 죽을 때, 그것보다 더욱 이타적일 수는 없다”고 밝혔다.

옥수수의 생식에서, 옥수수의 맨 위에 있는 수꽃은 중복수정으로 알려진 과정에서 실크라고 알려진 실로 덮인 줄기 위의 미세한 속대로 각각 관을 통해 화분립을 한 번에 두 개씩 뿌린다. 두 개의 화분립이 각각 실크와 접촉할 때, 그들은 배와 배젖을 함유하는 종자를 생산한다. 디글 교수는 각 배는 한 개의 옥수수 알맹이만을 낳는다고 말했다.

현재, 하버드대학교의 방문교수인 디글 교수는 연구진이 두 개의 상이한 부체가 개별 옥수수 알맹이의 아비가 되는 “이형 수정”이라고 불리는, 식물에서 매우 희귀한 현상을 이용하였다고 밝혔다. 수천 년 동안 진행되어 온 옥수수 유전자의 조작은, 그 결과로 다색의 “인디언 옥수수”의 적색, 보라색, 청색 및 황색과 같은 다양한 색채의 속대가 생겨나는 옥수수 유전자 조작 덕분에 연구진이 알맹이의 비율을 평가하는 데 도움을 받을 수 있게 되었다고 밝혔다.

3년 동안 옥수수를 재배하고 100개 이상의 이삭들을 수확한 치치 우는 수확물의 각 속대로부터 각각 모든 알맹이를 떼어내어, 지도를 작성하고 무게를 쟀다. 알맹이 대부분은 동일한 모체와 부체를 공유함을 나타내는 동일한 색채의 배젖과 배를 포함하였으나, 일부는 노란 배와 보라색의 외부 바깥 알맹이와 같이, 각각이 서로 다른 색을 나타냈다.

치치 우는 배와 배젖 사이의 협력을 평가하기 위한 수단으로 두 개의 상이한 부체를 둔, 100에 한 개에도 훨씬 못 미치는 그러한 희귀한 알맹이를 찾고 있었다. 프리드먼 교수는 “그것은 매우 도전적이고 시간이 많이 소요되는 연구였다. 그것은 건초더미에서 바늘 찾기와 같은 격이거나 이 경우에는 사일로에서 알맹이 찾기였다”고 말했다.

옥수수, 쌀, 밀 기타 작물 형태의 배젖은 인간에게 매우 중요한 것으로, 전 세계적으로 섭취하는 칼로리의 약 70%를 제공한다. 하버드대학교에서 아널드 아보레텀도 지도하는 프리드먼 교수는 “종자식물의 종자 내 조직은 전 세계 사람들을 먹이는 것이다. 종자 식물이 이곳에 없었다면, 인간은 이곳에 없었을 것”이라고 말했다.

참고문헌

1. Chi-Chih Wu, Pamela K. Diggle and William E. Friedman, “Kin recognition within a seed and the effect of genetic relatedness of an endosperm to its compatriot embryo on maize seed development”, Published online before print January 23, 2013, doi:10.1073/pnas.1220885110 PNAS January 23, 2013

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130201132334.htm

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2013.03.13 19:11

<저작권자 © 자닮, 무단 전재 및 재배포 금지>

#kisti#