초콜릿 공급량 파수꾼 알고보니 '미생물'

[산골조실장]

초콜릿 공급량 파수꾼 알고보니 '미생물'

한국과학기자협회

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2017.07.18. 00:011,016 읽음 비밀글

통계

카카오나무 묘목을 건강한 카카오나뭇잎에 노출한 결과 묘목이 병충해에 걸릴 확률이 줄어들었다는 연구결과가 나왔다. 이는 나뭇잎에 있던 미생물이 어린 묘목으로 전달된 결과라는 것이 연구진 설명이다. 스미소니언박물관 제공

초콜릿으로 만든 달콤한 브라우니와 따뜻한 코코아를 즐기는 사람이라면 감사해야 할 연구 결과가 나왔다.

파나마에 있는 미국 스미소니언열대연구센터(STRI) 연구진은 카카오나무 묘목을 건강한 카카오나무에서 가져온 미생물에 노출한 결과 카카오나무를 심각하게 위협하는 역병(Phytopthora palmivora)에 감염될 확률이 절반으로 떨어졌다고 국제학술지 ‘로열소사이어티B’ 7월 5일 자에 소개했다.

태아는 엄마 뱃속에서 바깥으로 나오면서 엄마의 산도를 지난다. 이 과정에서 엄마가 가진 세균과 곰팡이 등 각종 미생물을 몸에 지니고 태어나게 된다. 이들 미생물은 아기의 면역시스템을 강화시키고 몸을 더 튼튼하게 하는 것으로 알려졌다.

이번 논문의 제1저자로 참여한 나탈리 크리스천 미국 인디애나대연구원은 “식물에서도 유사한 과정이 일어난다”며 “어른 카카오나무 역시 보호자 역할을 하는 미생물을 어린 카카오나무로 전달한다”고 말했다.
STRI 연구진은 20년 넘게 나무와 미생물들의 상호작용을 연구해왔다. 이들은 열대 숲에서 사는 카카오나무의 모든 나뭇잎이 수백 가지 종류의 곰팡이와 세균의 보금자리가 되고 있다는 사실을 알아냈다.

연구진은 숲에서 카카오나무를 위협하는 각종 병원균을 막아낼 만한 미생물을 카카오 나뭇잎에 직접 넣어보고 관찰했다. 그 결과 ‘콜레토트리쿰 트로피칼레’라는 독특한 세균이 카카오나무를 여러 병원균과 나뭇잎을 갉아먹는 해충으로부터 보호한다는 사실을 알아냈다. 마치 사람처럼 미생물이 나무의 방어기제를 강화한다는 것이다. 연구진은 식물 내부에 기생하는 미생물이 숙주의 유전자 발현에 미치는 영향도 함께 알아냈다.

이보다 앞서 지난 6월 30일 국제학술지 네이처에는 스콧 맨간 STRI 박사후연구원이 쓴 논문 한 편이, 국제학술지 사이언스에는 12개국 연구자 50명이 참여한 논문이 발표됐다. 이들 연구에 따르면 가까이 붙어 있는 친척 나무들은 서로 나쁜 이웃을 형성하고 특히 열대 숲에서는 친척 나무끼리 부정적인 상호작용을 더 많이 하는 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 역설적이게도 열대 숲의 생물다양성이 높은 이유를 설명하고 있다. 가까이 있는 친척 나무끼리는 서로 잘 대하지 않기 때문에 다른 종의 나무들이 자리를 채울 더 많은 공간을 제공하기 때문이다. 앨런 히어 STRI 연구원은 “어떤 종이 번성한 곳에서는 그 천적이 함께 증가하는 현상을 볼 수 있다”며 “엄마 나무는 자식 나무에 병균을 감염시킬 수 있고 결국 가까이 있는 그들을 죽일 수 있다”고 말했다.

반면 이번 연구는 오히려 그 반대로 부모 나무가 자식 나무에 좋은 미생물을 공급하는 긍정적 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.
 

카카오 나뭇잎 속에사는 각종 미생물

연구진은 잎에서 아무런 곰팡이도 살지 못하게 소독한 카카오나무 씨앗을 키웠다. 그리고 묘목을 여러 그룹으로 나눠 한 그룹은 건강한 카카오나무에서 떼어낸 죽은 나뭇가지가 들어 있는 화분에 심었다. 또 한 그룹의 카카오 묘목은 숲에서 가져온 여러 종의 나뭇잎이 들어 있는 화분에, 나머지 묘목은 아무 나뭇잎도 두지 않은 화분에 옮겨 심었다.

연구진은 카카오나무 묘목을 숲으로 가져갔다. 어린 떡잎들이 곰팡이가 공기 중에 맴돌고 떨어지는 빗방울 속에 들어 있는 자연과 유사한 환경에서 성장하게 하기 위해서다. 마지막으로 연구진은 다시 묘목들을 온실로 가져가서 이른바 ‘식물 파괴자’로 불리는 카카오 역병 병원균에 감염을 시켰다. 이 병은 전 세계 카카오 생산량의 10~20%을 떨어뜨리는 원인으로 지목되고 있다.

연구진은 3주 후 피해를 찬찬히 조사했다. 분석 결과 건강한 카카오 나뭇잎에 노출된 묘목들은 그렇지 않은 묘목보다 눈에 띌 정도로 피해가 적었다. 건강한 카카오 나뭇잎들이 있던 화분에서 자란 묘목의 잎은 숲에서 가져온 다양한 나뭇잎이 들어 있는 통에서 성장한 묘목보다 피해가 절반에 머무르는 것으로 나타났다.

연구진은 나뭇잎 속의 미생물이 미치는 영향을 살펴보기 위해 나뭇잎 조각을 세균 배양액이 들어 있는 샬레에 넣는 방법과 나뭇잎 DNA의 염기서열을 분석하는 방법을 활용했다. 두 가지 분석에서 모두 카카오나무 묘목을 지키는 보호자가 가장 흔히 발견되는 곰팡이류인 ‘콜렉토트리쿰 트로피칼레’라는 결과가 나왔다. 이뿐 아니라 이 미생물은 건강한 카카오나무 잎이 들어 있는 화분에서 자란 어린 카카오나무 묘목 잎에서 훨씬 더 많이 발견됐다.

건강한 카카오나무에서 발견되는 이 미생물은 묘목에 빠르게 침투해 병원균을 포함한 다른 미생물을 몰아내고 병원균으로부터 감염을 막아내는 역할을 한다. 이는 건강한 카카오나무에 둘러싸여 자라는 묘목이 더 건강하게 자랄 수 있다는 점을 보여준다. 잠재적으로 카카오 재배 산업에 매우 중요한 연구 결과라는 평가다. 이와 함께 미생물 공동체가 자연에서 카카오나무와 다른 나무에 어떤 영향을 미치는지, 무엇이 나무를 보호하는 능력에 영향을 미치는지 비로소 이해할 수 있게 됐다.
 
원문링크
http://newsdesk.si.edu/releases/litter-bugs-may-protect-chocolate-supply 

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