우연의 산물인가?

흙 속에서 이루어지는 놀라운 협력

▪ 일부 식물들과 박테리아는 흙 속에서 놀라운 방법으로 서로 협력하여 생물이 살아갈 수 있게 합니다.

생각해 보십시오: 질소는 식물의 성장과 번식에 없어서는 안 될 요소입니다. 하지만 식물이 질소를 이용할 수 있으려면 먼저 질소가 암모니아와 같은 화합물로 전환 혹은 고정되어야 합니다. 콩과 식물은 뿌리혹박테리아와 긴밀하게 협조함으로 그 문제를 해결합니다. 종류가 다른 생물이 그와 같이 서로에게 이익을 주며 협력하는 것을 가리켜 공생이라고 합니다.

콩과 식물이 특별한 화학 물질을 사용하여 박테리아를 뿌리로 끌어들이면 박테리아가 뿌리 속으로 들어가게 됩니다. 박테리아와 식물은 생물계에서 서로 다른 계(界)에 속하지만 서로 협력하여 “본질적으로 새로운 기관 즉 매우 효율적으로 질소를 고정시키는 뿌리혹을 만들어 낸다”고 「자연사」(Natural History) 지는 알려 줍니다. 박테리아는 새로운 집이자 작업장이라 할 수 있는 뿌리혹 속에서 일을 시작합니다. 박테리아가 사용하는 주된 도구는 특별한 효소—니트로게나아제라고 하는 일종의 단백질—인데, 박테리아는 이 효소를 사용하여 흙 사이사이의 공간에 있는 공기 속의 질소를 고정시킵니다.

「자연사」 지에서는 “지구 상에 존재하는 니트로게나아제의 전체 양은 ··· 큰 양동이 하나에 넣을 수 있을 정도”라고 알려 줍니다. 따라서 그 효소 분자 하나하나가 매우 귀중합니다! 하지만 문제는 이 효소가 산소에 의해 파괴된다는 것입니다. 해결책은 무엇입니까? 콩과 식물은 문제를 일으킬 수 있는 산소를 차단하는 특수한 물질을 만들어 냅니다.

뿌리혹을 감싸고 있는 막은 미생물과 식물 간에 암모니아와 당과 기타 영양분들을 교환하는 일을 제어합니다. 결국 콩과 식물도 여느 식물들처럼 죽습니다. 하지만 콩과 식물이 죽을 때 암모니아는 흙 속에 그대로 남아 있게 됩니다. 따라서 적절하게도 콩과 식물에는 “천연 비료”라는 별명이 붙여져 있습니다.

어떻게 생각하십니까? 미생물과 식물이 함께 협력하여 이러한 믿기 어려울 정도로 복잡하고 놀라운 생명 유지 체계를 “발명”해 낸 것입니까, 아니면 이것은 설계되었다는 또 다른 증거입니까?

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뿌리혹

[25면 사진 자료 제공]

배경: © Wally Eberhart/Visuals Unlimited; 삽입 사진: © Dr. Jack M. Bostrack/Visuals Unlimited