[과학 이야기] 선인장은 어떻게 바위에서 자랄까

흙이 없으면 식물이 자라지 못한다는 상식을 뒤집고 일부 사막 선인장이 흙 한 줌 없는 바위에서 잘 자라는 까닭이 밝혀졌다고 BBC 뉴스가 보도했다.

멕시코 라파스 소재 북서 생물학연구센터 과학자들은 환경실험생물학 저널 최신호에 실린 연구보고서에서 이들 선인장은 바위를 녹이는 뿌리 박테리아와 공생관계를 형성할 뿐 아니라 더 나아가 이들 박테리아를 씨앗에도 결합시켜 후손에 물려주는 것으로 밝혀졌다고 발표했다.

수석 집필자인 요아브 바샨 박사는 다른 식물들이 발붙이지 못하는 사막의 바위에서 건강하게 푸르름을 유지하는 선인장 포기들을 흔히 볼 수 있다면서 식물의 생존에 필요한 미네랄과 질소가 바위에 없다는 점에서 보면 이는 수수께끼라고 지적했다.

연구진은 이를 설명하는 유일한 길은 모종의 미생물이 개입해 식물의 성장과 질소 고정 미네랄 용해를 돕는 것이라고 가정해 이런 방향으로 연구를 진행했으며 가정이 맞다는 것을 확인했다.

이들은 바하 칼리포르니아 수르 지역의 화산 지대에서 자라는 선인장 '카르돈 카투스'(Pachycereus pringlei)의 뿌리에 공생하는 박테리아가 바위를 녹이는 능력이 있음을 발견했다.

이들 내생장성 박테리아는 선인장 뿌리 표면뿐 아니라 뿌리를 형성하는 세포 내부와 열매 안에도 살고 있고 열매로부터 씨앗 속으로 자리를 옮기는 것으로 밝혀졌으며 바위 입자를 녹여 흡수하기 쉽도록 작게 만드는 것으로 나타났다.

연구진은 "이는 박테리아와 식물 사이의 새로운 공생관계"라면서 "선인장은 박테리아에 탄소를 공급하고 박테리아는 식물에 미네랄과 질소를 간접적으로 공급한다"고 설명했다.

이 둘의 작업은 공동으로 이루어져 박테리아가 바위를 녹이면 선인장의 씨앗이 그 성분을 흡수하고 약해진 바위 안으로 뿌리가 파고 들어가면서 바위를 점점 부서지게 만든다.

그 결과 선인장 뿌리 밑에는 작은 공간이 생기고 잘게 부서진 바위가 씻겨 나가면 뿌리는 문자 그대로 공중에 떠 있게 된다는 것이다.