동물을 먹는 식물의 비밀
- Dinshaw Dadachanji
- 6월 16일
- 5분 분량
ㅡ 눈길 끄는 ‘파리지옥풀’, 서식지 상실로 위협받고 있다
먹을 것을 찾아 숲 바닥을 천천히 기어가는 순진한 작은 딱정벌레를 상상해 보라. 야아! 딱정벌레는 바로 앞에 쌍으로 된 잎들을 발견한다. 잎의 안쪽은 반짝이는 붉은색이고, 바깥쪽은 다양한 유혹적인 꿀방울이 맺혀 있다. 호기심에 가득 찬 딱정벌레는 조심스럽게 이파리 하나 위로 기어 올라간다.
하지만 이 식물은 바로 이 순간을 참을성 있게 기다려 왔다.
잎 안쪽의 붉은 표면에는 ‘트리거 털’이라 불리는, 접촉에 민감한 미세한 털들이 몇 가닥 있다. 아무것도 모르는 딱정벌레가 그중 하나를 스치자, 신경자극과 유사한 전기신호가 식물에 경보를 보낸다. 딱정벌레는 계속 걸어가다 두 번째 털을 건드린다. 움직이지 않는 식물치고는 믿기 힘든 갑작스러운 속도로 잎의 양쪽이 쾅 하고 닫히며 곤충을 가둔다. 사냥꾼인 딱정벌레가 사냥감이 되어 버린 것이다!
딱정벌레가 당황하여 탈출하려고 몸부림칠수록 방아쇠 털을 계속 자극하게 된다. 이에 식물은 꽉 조이는 힘을 더하고 소화액을 분비하며 먹이를 뜯어먹게 된다.
이 실제 상황은 식물계에서 가장 놀라운 존재 중 하나를 조명해 준다. 비너스 플라이트랩(파리지옥)은 식물과 동물의 경계를 모호하게 만드는 자연의 경이로움을 보여준다. 이 식물은 매우 정교한 해부학적 구조와 복잡한 생리학적 작용을 통해 경외감을 불러일으킨다.
그러나 이 식물을 경이롭게 만드는 바로 그 생태적 특성—즉 노스캐롤라이나와 사우스캐롤라이나의 일부 지역, 그것도 특정한 화재 의존적 서식지에서만 발견되는 절대적인 의존성—은 이 식물의 보전을 매우 취약하게 만들었으며, 생물학적 특이성에 대한 이야기보다는 시급한 보호 대상이라는 점이 관심사로 떠오르게 되었다.
파리지옥풀의 특징
식물은 대부분 광합성을 통해 햇빛과 공기에서 영양분을 얻으며, 토양에서 영양분을 흡수한다. 파리지옥 식물 역시 광합성 과정을 수행하기 위해 햇빛과 공기가 필요하지만, 파리, 애벌레, 심지어 메뚜기와 같은 작은 먹이를 포획하고 소화함으로써 영양분이 부족한 토양에서도 생존할 수 있는 독특한 능력을 가지고 있다.
또한 이 식물은 빠른 움직임이 가능한, 극소수의 식물 가운데 하나이기도 하다.
파리지옥풀은 숲속에서 땅바닥 가까이 자라는 작은 상록식물이라 쉽게 눈에 띄지 않을 수 있다. 이 식물은 구근 모양의 뿌리줄기에서 자라는 특화된 잎들이 로제트 형태를 이루는 것이 특징이다. 각 잎은 길이가 7.5~15센티미터(3~6인치)에 불과한 납작한 줄기로 이루어져 있으며, 끝부분에는 덫이 달려 있다.
잎은 땅에서 불과 10센티미터 안팎 정도만 솟아 있다. 각 덫은 경첩 역할을 하는 중앙 맥에 연결된 두 개의 반원형 잎으로 이루어져 있다. 각 이파리는 보통 붉은 빛을 띤 안쪽 표면을 가지고 있으며, 가장자리를 따라 ‘보호털’이라고도 불리는 가늘고 톱니 모양의 돌기가 늘어서 있다. 안쪽 표면에는 덫을 작동시키는 데 필수적인 역할을 하는 몇 개의 미세한 방아쇠털이 있다.
따뜻한 계절이 되면 이 식물은 높이 약 20~30센티미터 정도 되는 곧게 솟은 잎이 없는 줄기 끝에 작은 흰 꽃을 피운다. 꽃과 덫이 명확하게 분리되어 있어 꿀벌이나 날아다니는 딱정벌레 같은 가루받이 매개체들이 덫에 걸려 잡아 먹히지 않고 식물 사이를 자유롭게 이동할 수 있는 공간을 확보해 준다.
꽃을 관찰하기에 가장 좋은 시기는 7월부터 9월까지이다. 추운 겨울철에는 식물이 휴면 상태에 들어가 여름보다 잎의 수가 줄어든다.
학명 및 가까운 친척
파리지옥풀의 학명은 1768년 영국의 자연학자 존 엘리스(John Ellis)가 명명한 Dionaea muscipula이다. 속명(Dionaea)은 그리스 여신 디오네와 그녀의 딸 아프로디테(그리스신화) 또는 비너스(로마신화)를 동시에 가리킨다. 종명(muscipula)은 라틴어 단어 decipula(덫)에 mus(쥐) 또는 musca(파리)가 결합된 두 가지 가능한 조합 중 하나에서 유래한 것으로 볼 수 있다.
파리지옥풀은 디오네아(Dionaea) 속의 유일한 종이다. 그러나 물레풀(Aldrovanda vesiculosa)이나 이슬풀(Drosera)과 같은 가까운 상대물들이 있다. 이들 모두는 이슬풀과(Droseraceae)에 속하지만, 곤충을 포획하기 위해 경첩이 달린 잎을 가진 덫을 가진 것은 파리지옥풀과 물레풀뿐이다.
먹이 포획 및 섭식
개미나 거미, 기타 작은 생물이 촉모(觸毛)를 건드려 유발하는 전기신호를 활동전위(Action Potential)라고 한다. 흥미롭게도 이 식물은 생성된 활동 전위의 수를 '세어'낼 수 있다.
첫 번째 신호는 덫을 경계 상태로 만들지만, 덫은 아직 열려 있는 상태를 유지한다. 따라서 날아다니는 작은 이물질은 포획되지 않는다. 하지만 20초 이내에 두 개의 감지 털이 자극을 받거나, 하나의 털이 두 번 자극을 받으면 덫의 잎이 놀라운 속도로 쾅 하고 닫힌다. 잎의 가장자리를 따라 늘어선 가시 같은 보호 털들이 서로 맞물려 덫을 단단히 밀봉한다.
독일 뷔르츠부르크대학의 생물물리학자 라이너 헤드리히(Rainer Hedrich)는 셀 프레스(Cell Press)와의 인터뷰에서 “… 파리지옥풀은 포획식물을 방문한 곤충이 몇 번이나 접촉하는지를 헤아리고, 먹이동물을 포획하고 섭취할 수 있다.”고 말했다. 파리지옥풀에 대한 그의 연구 결과는 학술지 『커런트 바이올로지(Current Biology)』에 게재되었다.
꽉 닫힌 잎은 밀폐된 공간을 형성하여, 포식동물을 이른바 ‘외부 위’라고 불리는 공간에 가두게 된다. 먹이가 탈출하려고 몸부림칠 때 트리거 털을 반복적으로 자극하여 호르몬인 자스모닉산을 활성화시킨다.
연구진에 따르면, 이 호르몬의 분비를 시작하려면 최소 5회의 활동전위(AP)가 필요하며, 호르몬이 분비되면 덫에 있는 수만 개의 분비선을 자극하여 먹이를 소화하는 효소를 생성하게 된다. 그 후 식물은 생성된 영양분 용액을 흡수하고, 약 10일 후에 덫이 다시 열린다. 이 잎은 시들어 떨어지기 전까지 3~4마리의 먹이를 잡을 수 있다.
접촉하는 털이 자극받는 정도에 따라 식물은 덫에 걸린 동물의 종류를 파악하고, 얼마나 많은 소화효소를 생성해야 할지 알 수 있다. 헤드리히는 “활동 전위의 수는 [식물에게] 몸부림치는 먹이의 크기와 영양소 함량을 알려준다.”고 말했다. “이를 통해 파리지옥풀은 사냥의 비용과 이익을 균형 있게 조절할 수 있다.”
서식지와 생존 위협
파리지옥풀은 자라는 환경조건에 있어 매우 까다롭다. 이 식물은 햇빛이 완전히 비치는 곳이나 부분적인 그늘이 있는 곳, 높은 공기 습도, 그리고 습하고 모래가 많은 토양이 필요하다. 또한 경쟁하는 관목류를 제거하기 위해 가끔 발생하는 산불에 의존한다.
이러한 까다로운 조건 때문에, 이 식물의 원산지 서식지는 노스캐롤라이나와 사우스캐롤라이나의 좁은 지역, 즉 노스캐롤라이나주 윌밍턴을 중심으로 내륙으로 반경 약 90마일 이내의 지역으로 한정되어 있다. 따라서 이 식물은 대서양 연안 평야의 독특한 생태계에서 두드러지게 나타난다.
또한 플로리다, 캘리포니아, 뉴저지 등 몇몇 다른 주에도 소개되었다. 그러나 다양한 요인들이 야생에서 이 식물의 생존을 위협하고 있다. 특히, 인간의 개발사업 확대로 서식지가 줄어들고 있으며, 산불 억제 정책으로 인해 경쟁 식물이 통제되지 않고 무분별하게 자라고 있다. 공공 및 사유지에서 수천 그루의 식물이 도난당하는 등 밀렵 문제가 큰 우려를 낳고 있다.
이 종을 보호하기 위해 자연 서식지에서 이 식물을 채집하는 행위는 불법으로 지정되었다. 이 식물은 연방 차원에서 '위험에 처한 종'으로 등재되어 있으며, 현재 미국 어류 및 야생동물 관리국(US Fish and Wildlife Service)에서 '멸종위기종 보호법(Endangered Species Act)'에 따른 지위를 재검토 중이다. 또한 국제자연보전연맹(IUCN)의 적색 목록에서는 '취약(Vulnerable)' 등급(2000년 6월 기준)으로 분류되어 있다.
일부 연구자들은 도난당한 식물을 쉽게 식별할 수 있도록 파리지옥 식물에 표식을 부착하는 방법을 개발했다. 식물의 줄기에 무해한 형광 염료를 바르면, 식물은 이를 조직에 흡수한다. 이후 식물이 자외선(UV)에 노출되면 염료로 인해 식물이 빛을 내게 된다. 따라서 검사관들은 자외선 스캐너를 사용하여 묘목장 등에서 밀수된 식물들을 찾아낼 수 있다. 이를 통해 해당 식물들이 도난당한 보호구역까지 추적할 수 있다.
또한 국제적 차원에서 런던의 큐왕립식물원(Kew Royal Botanic Gardens)과 같은 식물학 기관들은 이러한 식물의 거래를 규제하기 위해 적극적으로 노력하고 있다.
품종
파리지옥풀의 개체 수는 원산지 서식지에서는 감소하고 있지만, 많은 재배 품종(육종된 품종)이 묘목장에서 번식돼 판매되고 있다. 이 품종들은 덫의 크기와 색상, 덫 가장자리를 둘러싼 보호털, 그리고 기타 특징에서 차이가 있다.
종묘장에서 품종을 구입했다면, 관리지침을 철저히 따르며 돌보아야 한다. 노스캐롤라이나 주립대학교의 '정원사를 위한 식물 도구상자(Extension Gardener Plant Toolbox)'는 전체 섬유 스파그넘 이끼를 사용하거나, 이탄(泥炭) 이끼와 굵은 버미큘라이트 또는 날카로운 모래를 같은 비율로 혼합한 심기용 배양토 사용을 권장한다. 토양은 촉촉하게 유지해야 하며, 관개 시에는 증류수나 빗물을 사용하고 염소 처리된 물과 비료는 피해야 한다.
재배 품종은 온순할지 몰라도, 야생에서 이 식물을 만지지 않도록 주의해야 한다. 혹시 물리면 어떻게 될까?
*딘쇼 다다찬지(Dinshaw Dadachanji)는 워싱턴 근교 메릴랜드주에 거주하는 프리랜서 작가이다. 그는 <The Earth & I>를 발행하는 HJ국제환경평화재단(HJ International Foundation for Environmental Peace)에서 연구 책임자로 근무했다.
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