[Life Science] 식물을 회전시키며 키우면 나타나는 놀라운 현상 ㄷㄷ

 

 

 

1800년대 초반, Thoms Knight라는 식물학자가

조금 이상한 실험을 했습니다.

식물을 물레방아 끝에 놓고 회전시키며 키우는 실험을 한 것이죠.

 

회전시킨 식물에는 어떤 현상이 나타났을까요?

 

신기하게도 식물의 줄기는 물레방아의 중심 방향

그리고 뿌리는 그 반대 방향으로 자라나는 놀라운 결과가 나타났습니다.

 

이 식물에는 어떤 일이 일어난 것일까요?

 

 

Thoms Knight가 실행한 회전 실험의 원리는

식물을 수직으로 세워서 키워보면 이해할 수 있습니다.

 

우선 실험을 위해 병아리콩을 준비했습니다.

이 콩은 병아리의 부리처럼 튀어나온 부분이 있어서 병아리콩이라 불립니다.

먼저 이렇게 귀여운 병아리콩에

충분한 수분을 주면

다음날

이렇게 싹이 자랍니다.

 

그리고 이 상태로 이삼일만 더 기다리면

이렇게 뿌리와 줄기 부분이 보이도록 자라게 되죠.

이 정도로 발아가 완료되면 실험 준비가 끝났습니다.

 

이제 충분히 발아한 병아리콩을

젖은 천으로 둘러싼 판에 올린 다음

핀으로 단단히 고정해줍니다,

이렇게요,

 

한 번 더 수분을 충분히 공급해주고

다음으로 병아리콩이 고정된 판을 수직으로 세워 주면 됩니다.

 

그리고 이제 수직으로 고정된 병아리콩을

이렇게 빛을 차단해 준 다음

어떻게 자라는지 관찰해 주면 되죠.

 

빛을 차단하고 2일 후, 병아리콩을 관찰해보면

보이시나요?

병아리콩 줄기 부분은 윗 방향으로 자랐고

뿌리는 아래 방향으로 자라난 것을 볼 수 있습니다.

 

다시 2일을 더 기다려 보면

이러한 현상이 더 확연하게 보입니다.

뿌리는 아래로, 줄기는 위로 자라는 이 당연한 현상은

사실 전혀 당연하지 않습니다.

 

이것은 식물이 중력이라는 자극에 반응하여

계속해서 자라는 방향을 조절하는 굴중성이라는 신기한 특성이죠.

(뿌리는 중력방향으로, 줄기는 중력의 반대 방향으로)

 

그리고 이러한 굴중성이 바로

Thoms Knight가 열심히 회전하여 확인한 식물의 특성이었습니다.

 

이런 원심분리기 같은 놀이기구를 타면

원심력 때문에 몸이 바깥으로 쏠리는 느낌이 들죠?

Thoms Knight가 물레방아로 식물을 회전시킨 것이

이러한 원심력을 이용해 인공 중력을 만들기 위한 것이었습니다.

 

그리고 그 결과

식물들은 나이트가 만든 인공 중력에 반응하여 이런 형태로 자랐던 것이죠.

 

그렇다면 식물을 어떻게 중력에 따라 자라는 방향이 변하는 걸까요?

이것은 중력에 반응하여 식물의 성장 호르몬인 옥신의 배치가 달라지기 때문입니다.

 

옥신은 식물 세포의 성장에 관여하는 호르몬인데

줄기 부분에서는 이러한 옥신이 아랫부분에 축적되며

아랫면의 성장 속도가 빨라지며

줄기가 위로 휘듯이 자라게 됩니다.

 

그런데 줄기와는 반대로 뿌리 부분에서는

옥신이 많이 축적된 아래 부위에서 오히려 상장이 억제됩니다.

(옥신은 농도에 따라 줄기와 뿌리에서 작용이 다름)

 

그래서 이러한 옥신의 작용 차이에 따른 결과로

뿌리는 중력 방향으로

줄기는 중력의 반대 방향으로 휘어지며 자라는 현상이 나타나게 되는 거죠.

 

그런데 이러한 굴중성 반응이 일어날 때

식물이 중력을 어떻게 감지하는지는 아직 완전히 밝혀지지 않았는데

현재는 식물 세포 내부의 평형석이라는 특수화된 녹말 덩어리가

세포 내부에서 중력 방향으로 가라앉으며

중력을 인지하게 된다는 가설이 가장 지배적입니다.

신기하죠?

 

이렇듯 중력을 감지하는 식물의 굴중성 덕분에

우리가 씨앗을 어떻게 심어도

식물의 줄기는 위로, 뿌리는 땅속으로 자라나게 되는 것입니다.

 

그리고 실험할 때 빛을 차단한 이유는

식물은 빛에 의해 자라는 방향이 변하는 굴광성의 성질도 있기 때문에

빛을 차단하고 중력의 영향만 받도록 한 것입니다.

 

마지막으로 혹시 실험을 따라 해보실 분들을 위해

자세한 실험 방법을 전하자면

영상에서는 검은 상자로 빛을 차단하는 장면을 표현했지만

사실 수직으로 고정된 채로는 말라버리기 쉬우므로

이렇게 밀폐된 통해 넣어 물이 증발하는 것을 막은 다음

빛이 차단되는 곳에 넣어두면

실험 결과를 더 잘 확인할 수 있습니다.

 

어렵지 않으니 한 번쯤 해보면 재밌을 실험입니다.

굴중성에 관한 영상은 여기까지입니다.