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안녕하세요, 에코랩 가족 여러분! 유리입니다! 재미있는 논문을 하나 발견하여 에코랩 가족 여러분과 나누고자 합니다. 사실.. 지난주 논문읽기 시간에 버벅대며 청중에게 혼란만을 주었던 논문을 다시 정리해보고자 글을 쓰게 되었습니다!ㅎㅎ

함께 읽어볼 논문은 Nature Plants에 2015년 실린 KoskiAsiman의 논문입니다. 찾아보니 이 논문이 Vol 1에 출간되었던데 Nature에서 Plants 학술지를 발간한 역사가 그리 길지 않은 모양입니다.  

이 논문을 더욱 재밌게 읽으려면 우선 글로거 법칙(Gloger’s rule)에 대해 선행학습할 필요가 있습니다. 글로거 법칙은 아마 지리학적 위치에 따른 인종 간 피부색이 왜 다른지에 대해 궁금증을 가져보신 분들이라면 이미 알고 계실지도 모르겠습니다. 정확히는 흡열성(내온성, endothermic) 동물들은 적도에 가까울수록 극지방의 동물들보다 더 어두운 색을 갖는다는 이론입니다. KoskiAsiman(2015)의 연구는 지역적인 차이에 의한 꽃의 자외선 패턴을 글로거 법칙과 연결지어 설명할 수 있는지 보고자 하였습니다. 재미있죠?

아, 그렇다면 꽃의 자외선 패턴이란 무엇일까요? 사실 꽃이 갖고 있는 고유한 색깔은 가시영역의 파장으로만 설명할 수 없습니다. 어떤 꽃들은 꽃잎 가운데에서 자외선을 흡수하고 가장자리에서 자외선을 반사 패턴을 지니고 있습니다. 전체적 색깔(모양)을 보면 마치 눈동자와 같아서 꽃의 이런 자외선 흡수-반사 패턴을 bullseye라고 합니다. 36과의 속씨식물에서 이런 패턴이 나타난다고 하는데 식물종 전체가 406과로 이루어져있다고 하니 어찌보면 굉장히 선택된 식물들만 이런 자외선 패턴을 갖는다고 생각되네요. 이와 같은 내용을 염두에 두고 논문 얘기를 시작해보자면 KoskiAsiman(2015)의 연구는 크게 세 가지 실험으로 나뉘어져 있습니다.

1. 우선 KoskiAsiman(2015)의 꽃의 자외선 패턴이 지리학적 위치별로 어떻게 다르게 나타나는지 보고자 하였습니다. 양지꽃속 식물(Silverwood cinquefoil, A. anserina)을 대상으로 북반구 3지역, 남반구 1지역에서 같은 꽃을 샘플링합니다. 그렇다면 결과적으로 꽃의 bullseye는 어떻게 나타날까요? 같은 꽃이니 같은 크기의 bullseye를 가질까요, 아니면 연구의 가설처럼 지역적 차이에 의해 다른 크기를 가질까요? 실험 결과, 위도가 bullseye 크기를 39% 설명해주었고, 적도에 가까운 지역의 꽃일수록 bullseye가 커지는 것을 알 수 있었습니다. 위도에 따라 생물기후적 변수 또한 달라지게 되는데 이 중 자외선 조도(UV irradiance)가 이 bullseye의 크기를 가장 잘 설명했습니다.


2. 다음, 자외선 조도가 bullseye 큰 꽃을 더 선호한다는 가설을 꽃가루 생존력(pollen viability)을 지표로 증명하고자 하였습니다. 샘플링된 71개의 꽃 중 절반은 자외선에 노출시키고, 나머지 반은 자외선이 없는 환경에서 이들의 체외발아율을 측정했습니다. 자외선이 있는 환경에서는 bullseye 크기가 중간값일 때 발아율이 가장 높은 단봉형의 결과를, 자외선이 없는 환경에서는 bullseye 크기가 커질수록 발아율이 낮아지는 직선형 결과를 보여주었습니다 


3. 세번째로 bullseye가 자외선 조도에 의한 선택 목표인지 확인하기 위해 인공 꽃을 준비하고 UV 흡수, 반사 페인트로 각기 다른 세 가지 크기의 bullseye를 칠해주었습니다. 실제 꽃에서 얻은 수술을 이 인공 꽃에 부착하여 체외발아율을 측정하였습니다. 앞선 실험과 마찬가지로 인공 꽃의 절반만 자외선에 노출시켜보았을 때 꽃가루의 생존율이 낮았으며 bullseye가 작을수록 자외선이 없는 환경에서의 꽃가루 생존율과 큰 차이를 보였습니다.


우리는 첫 번째 결과에서 위도가 bullseye 의 크기를 설명하고 적도에 가까울수록 꽃의 bullseye가 커진다는 것을 알 수 있었습니다. 즉 적도 가까이에서는 자외선의 조도가 강하기 때문에 bullseye가 커져 오히려 자외선을 흡수해 자외선 반사에 의한 꽃가루 손상을 예방해주는 것입니다. 이 설명은  논문의 그림(아래 Fig 2)을 보시면 더욱 잘 이해가 갑니다. 따라서 기존에 동물로 설명하고자 했던 글로거 법칙이 식물의 색깔(pigmentation)도 어느정도 설명할 수 있다는 결론을 낼 수 있습니다.


fig1.JPG

Figure 2 retrieved from Koski & Asiman(2015)



이와 관련하여 대기 중 탄소 배출량의 증가에 따른 오존층의 파괴로 자외선 조도가 계속 높아진다면 꽃의 자외선 패턴이 어떻게 변화할 것인지에 대한 연구가 진행 중인 것으로 압니다. 다음 이 시간(?)에는 이와 같은 연구에 대해서 소개해보도록 하겠습니다. 논문읽기 시간에 교수님께서 흥미로운 연구 질문을 하나 던져주셨는데 이 질문과 질문에 대한 답은 내년 봄에 공개하도록 하겠습니다 :)

논문에 대한 여러분의 생각을 덧글로 나눠주시면 감사드리겠습니다!


감사합니다!


profile

이도원

2016.11.17 10:31:34
*.47.61.133

 우선 우리나라에는 Argentina 속이 없나보네. 우리나라 양지꽃 식물종들은 Potentila 속에 포함되기 때문에 Argentina 속을 양지꽃속이라고 하는 표현은 적합하지 않겠다.

이 논문으로 90년대 초 점봉산 다닐 때 잠시 들었던 가설을 상기할 수 있었지. 그리하여 새로운 생각거리를 만들어주어 고맙다.

이민주

2016.11.19 11:54:34
*.144.48.15

유리의 재미있는 논문소개 감사합니다~ 같은 종도 지역적 차이가 일어나고 그런 차이를 나름의 법칙으로 설명하고자 한 시도가 참 흥미롭습니다. 갑자기 궁금해진게 사람들은 선글라스를 적도 쪽으로 가면 더 쓸까? 선크림을 더 바를까? 하는 의문이 생겼습니다ㅎㅎ 그리고 이 연구가 지역적으로는 오존층과 연결해 생각하면 재미있을 것 같았습니다. 자외선 조도가 낮은 위도대이더라도 오존층에 의해 좀 더 많은 자외선이 들어오는 지역이 있다면 그 쪽의 식물들의 반응, 생존율은 어떨까 하는 생각이 들었습니다. 생태학은 자연이 신비하고 위대하기 때문에 매력적이고 또 어려운 것 같습니다.

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