해충이 공격하면 식물 세포들은 불통(不通)이 된다 > 자료실

한 독일-이탈리아 연구팀 소속의 연구자들은 식물 조직이 곤충에게 공격을 받을 때 전압이 감소한다는 사실을 밝혀냈다.

모든 세포는 원형질막으로 쌓여있다. 이것이 그 세포의 체적을 결정해 주고 그 세포의 내용물과 환경 사이의 차이를 조절해 준다. 그러므로 이 막은 영양분이 어떻게 그 세포로 들어와야 하는지를 결정한다. 이것은 막 내외의 이온 농도의 다양성을 창출하고 막 전위를 발생시킨다. 이 연구팀에서 이뤄진 실험들은 리마콩(Phaseolus lunatus) 잎을 밤나방류의 목화에 중요한 경제해충인 Spodoptera littoralis로 공격하게 한 경우, 그 잎의 막 전압이 수초 내에 -130mV에서 -90mV로 감소한다는 것을 보여주었다. 이러한 탈분극은 그 공격받은 잎을 통해 빠르게 확산된다.

그리고 나서 연구자들은 이 전기적 효과가 그 공격자들에 대해 리마콩 잎을 보호하는데 있어 어떤 역할을 하는지를 계속 조사했다. 이들은 병원체 공격을 받은 잎에서 두 가지 방어 및 신호 물질들을 조사했다. 과산화수소(Hydrogen peroxide)와 칼슘 이온이 그것이다. 연구자들은 세포의 칼슘 이온량이 그 영양 용액 내 과산화수소의 농도와 함께 증가하는지를 결정하기 위해 콩 세포 배양액을 이용했다.

공격받은 잎들에서 과산화수소 존재 하에 칼슘 이온 농도는 공초점영상시스템(confocal Laser Scanning Microscope)으로 관찰되었는데, 물리적으로 상처 잎은 잎들에서 보다 확실히 더 소량이었다. 이것은 그 식물 세포들의 반응 능력을 크게 감소시킬 수 있는 정도이다.

생체막을 통한 전압은 인간, 동물 또는 식물을 비롯한 모든 살아있는 세포들의 특징이며 중요한 것이다. 그러므로 원형질막들은 외부 신호를 감지하고 통신을 하는 역할을 하며 세포들과 모든 조직들이 자신들의 환경 변화에 효과적으로 반응할 수 있게 한다. 식물을 먹는 해충들이 그 한 예이다. 이 실험에서 측정된 탈분극이 궁극적으로 그 식물이 아닌 그 해충에게 이득을 주는 지-아마 그럴 가능성이 있음-에 대해서는 아직은 더 조사되어야 한다.