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리즈 대학의 연구에서 5억 년 전 식물이 물 속에서 땅 위로 올라올 수 있게 도와준 핵심적인 유전자가 확인되었습니다.

이끼의 일종으로 실험에 사용되는 육상 식물인 피스코미트렐라 파텐스 (Physcomitrella patens) 가 ‘극단적인 탈수 상태’ 를 견디기 위해서는 ANR 유전자가 필요합니다.

리즈 대학 식물과학센터의 연구자들은 ANR 유전자 — 오래된 육상 식물 대부분에서 발견되는 — 가 조상 격인 민물 조류로부터 물려받은 것이라는 것을 알아냈습니다.

ANR 유전자는 그 이후 속씨식물의 진화 과정에서 사라졌습니다. 이번 연구결과는 미국 식물학회의 학술지인 <식물세포 (The Plant Cell)> 에 출판되었습니다.

연구를 이끈 앤드류 커밍 박사의 말입니다. “이 유전자가 지금까지 확인되지 않았던 이유는 지금까지 대부분의 연구가 현생 현화식물 (꽃을 피우는 식물) 에 주목했기 때문입니다. 이끼나 녹조류처럼 오래된 식물들은 세계를 바꾼 진화의 비밀을 캐는 데 도움을 주는 ‘타임머신’ 입니다. 식물이 땅을 정복하기 전에 세계는 황무지나 마찬가지였습니다. 육상 식물들이 이 행성을, 그 기후와 지질과 자연사를 변화시킨 것입니다.”

이번 논문에서는 ANR 유전자가 해부학적으로 단순한 식물 — 처음 육상으로 올라온 식물처럼 — 이 탈수상태를 견뎌낼 수 있게 해주는 오래된 분자 경로의 일부라는 것을 설명해 주고 있습니다. 탈수상태를 견뎌내는 능력은 물가에 떠밀려 올라온 식물이 땅 위에서 살아남는 데 꼭 필요한 것입니다.

현재의 속씨식물은 그와 비교해 훨씬 복잡한 해부학적 구조들을 진화시켜 땅 속 깊은 곳에서 물을 끌어올려 식물 전체에 전달할 수 있는 능력을 갖추었으며 그로 인해 더 빠르고 더 크게 성장할 수 있게 되었습니다.

박사학위 연구 중에 이 유전자를 발견한 션 스티븐슨 박사의 말입니다. “유전자 분석에 따르면 ANR 유전자는 식물의 스트레스 호르몬인 ABA 가 보내는 신호를 전달하는 것으로 나타났습니다.”

“ABA 는 식물에게 탈수가 일어나고 있다는 것을 알려주어 탈수현상과 맞서 싸울 수 있는 유전자를 활성화시킬 수 있도록 해줍니다. 이것이 말라붙은 이끼가 종종 스스로를 재생할 수 있는 이유입니다. 속씨식물에서는 ABA 가 잎에서 일어나는 증발을 줄임으로써 수분 손실을 제한할 수 있도록 해주기 때문에 식물이 건조한 환경에서 살아가는데 중요한 요소입니다. 재미있는 것은 수중생활을 하는 조류는 ABA 에 반응할 수 없다는 것입니다. 다음 단계의 연구과제는 어떻게 이 호르몬 신호전달 프로세스가 만들어졌는지를 알아내는 것입니다.” (사이언스 데일리)

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