기도하는 식물, 마란타 류코네우라(Maranta Leuconeura)의 식물학

기도 식물(Player Plant)로 더 잘 알려진 Maranta leuconeura를 보신 적 있으신가요? 이처럼 신비롭고 역동적인 식물은 없을 것입니다. 첫눈에도 생동감 넘치고 독특한 무늬를 가진 잎을 가지고 있을 뿐만 아니라, 이 잎들이 스스로 움직이거든요! 기도 식물을 가까이서 본 적이 있다면 그 잎사귀가 하루 중 시간에 따라 움직이고 변화하는 고유한 생명력을 갖고 있는 것처럼 보인다는 사실을 눈치채셨을 것입니다. 기도할 때 손을 접는 방식과 비슷해 보이는 이 움직임은 이 식물에 '기도 식물'이라는 별명을 붙여주었죠. 그런데 이 매혹적인 행동의 원인은 정확히 무엇이며 어떻게 일어나는 걸까요? 이제부터 저와 함께 알아보시죠!

마란타 류코네우라

기도 식물의 잎 움직임 뒤에 숨은 과학

nyctinasty(수면운동)

기도 식물의 잎 움직임을 이해하는 열쇠는 'nyctinasty'라는 현상에 있습니다. nyctinasty는 식물의 잎이나 꽃이 빛의 수준 변화에 반응하여 움직이는 것을 말합니다. 다시 말해, 이 움직임은 식물의 일주기 리듬에 의해 변화하며 일반적으로 빛이 줄어드는 저녁에 식물의 잎이 접히거나 닫히고, 빛의 양이 늘어나는 아침에 잎이 다시 열립니다. 우리가 하루 중 시간에 따라 행동을 조정하는 것과 마찬가지로 식물도 빛과 어둠의 순환에 민감한데, 마란타 류코네우라와 같이 수면운동을 보이는 식물은 빛에 대한 민감함이 잎의 움직임으로 보이는 것입니다. 아침이 되어 첫 번째 빛이 이 식물에 닿으면 잎이 다시 펼쳐져 태양을 향해 뻗어 나갑니다. 이 우아한 "접힘"과 "펼침" 과정은 지속적으로 발생하여 기도 식물에 신기한 움직임을 만들죠. 그런데 세포 수준에서는 정확히 무슨 일이 일어나고 있는 걸까요?

풀비니(Pulvini)

수면운동의 움직임은 잎자루 기저부에 위치한 특수 구조인 식물의 Pulvini(단수: pulvinus)에 의해 주도됩니다. 풀비니는 식물의 잎자루(잎자루) 또는 전단지의 기저부에서 발견되는 특수하고 유연한 관절 또는 부풀어오르는 부분입니다. 이러한 구조는 특히 빛, 온도 또는 접촉과 같은 환경 변화에 반응하여 식물 부분의 이동에 중요한 역할을 합니다. Pulvini는 turgor 압력(식물 세포 내의 내부 압력)을 변경할 수 있는 특수 세포로 구성되어 있는데, 이 세포에는 물을 흡수하거나 배출할 수 있는 큰 중심 액포가 포함되어 있으며, 이것이 바로 식물의 잎 이동 능력에 영향을 미칩니다. 식물이 환경 자극(예: 야간의 경우 빛의 변화)에 반응할 때 풀비니의 세포는 액포 안팎으로 물을 이동시켜 팽압을 조정합니다. 물비누스 세포가 물을 흡수하여 부풀어 오르면 잎 줄기가 더욱 단단해지고 잎이 제자리로 이동합니다. 반대로 풀비니가 물을 방출하고 세포가 이완되면 잎이 접히거나 처집니다. Maranta leuconeura의 경우 각 잎의 밑부분에 있는 풀비니가 밤에 잎을 접는 식물의 독특한 행동에 중심 역할을 합니다. 이 현상이 바로 위에서 설명드렸던 nyctinasty인 것입니다. 

수면운동을 하게 된 이유

Maranta leuconeura의 잎 움직임 뒤에 숨은 정확한 진화적 이유는 아직 명확하게 밝혀지지 않았습니다. 학계에서 가장 널리 알려져있는 설명은 세 가지인데요, 그중 첫 번째는 온도로부터의 자기 보호입니다. 잎의 움직임이 식물이 밤에 발생할 수 있는 더 차가운 온도로부터 자신을 보호하는 데 도움이 된다는 것입니다. 기도 식물은 잎을 위로 접어 공기에 노출되는 표면적을 줄여 열 손실을 최소화합니다. 이러한 행동은 식물이 자생하는 열대 환경에서 특히 유익합니다. 열대 환경에서는 야간 기온이 때때로 낮의 따뜻함보다 크게 떨어질 수 있습니다. 두 번째 설명은 물 보존입니다. 많은 열대 식물과 마찬가지로 기도 식물은 습도가 높은 환경에서 잘 자라며 탈수에 민감합니다. 밤에 잎을 접으면 식물은 공기에 노출되는 표면적을 줄여 수분을 보존하는 데 도움이 됩니다. 이 메커니즘은 식물의 환경에 대한 자연스러운 적응으로, 적절한 수위를 유지하는 것이 생존에 필수적이다보니 이렇게 되었다는 것이죠. 마지막으로, 초식 동물에 대한 방어의 한 형태로 작용한 것이라는 설명이 있습니다. 나뭇잎의 이동은 밤에 활동할 수 있는 동물을 혼란스럽게 하거나 저지하는 방법이 될 수 있다는 겁니다. 식물의 잎이 접히면 식욕이 덜해 보이거나 해충이나 방목 동물을 찾기가 더 어려워질 수 있습니다. 이러한 일종의 "위장"은 식물의 눈에 덜 띄게 만들어 야행성 초식동물이 먹을 가능성을 줄여줍니다. 이 중 정확한 이유가 무엇이든, 기도 식물 잎의 움직임은 놀랍고 기능적인 적응인 것임은 분명합니다. 이러한 현상은 수동적으로 보이는 식물이 어떻게 환경과 상호 작용하고 생존을 최적화하기 위해 행동을 조정하도록 진화했는지 보여주는 살아있는 예이죠.