파리지옥 풀은 어떻게 파리를 알아볼까

[애니멀피플]
30초 안 감각털 2번 건드리면 ‘철컥’…1번 만에 닫히는 예외 밝혀져

냄새에 이끌린 파리가 파리지옥 잎의 예민한 감각모 2개 이상을 30초 안에 건드리면 덫이 1000분의 1초 사이에 닫힌다. 그러나 예외도 발견됐다. 베아트리스 모아세, 위키미디어 코먼스 제공

찰스 다윈은 파리지옥을 “세계에서 가장 놀라운 식물”이라고 했다. 세계에 분포하는 식충식물 600여 종 대부분이 먹이를 함정에 빠뜨리는 수동적 방식인데 파리지옥은 유일하게 덫에 이끌린 먹이를 적극적으로 붙잡기 때문이었을 것이다.

파리지옥은 끈끈이귀개과의 여러해살이 풀로 북아메리카 원산이지만 벌레잡이 생태가 흥미로워 우리나라 등 세계적으로 널리 재배된다. 이 식물이 어떻게 먹이를 잡는지는 200년 가까이 연구됐지만 아직도 논란거리다.

이제까지 알려진 식충 방법은 이렇다. 굶주린 파리지옥이 양 손바닥을 모은 형태인 잎을 벌리고 휘발성 화합물을 분비한다. 유인된 파리, 개미, 거미 등이 입 안쪽에 있는 감각모를 건드리면 1000분의 1초 사이에 잎이 닫힌다. 먹잇감이 몸부림치면 자스몬산이 합성되면서 가시 철창의 덫을 단단히 잠그고 소화액이 분비돼 잎은 ‘녹색 위’로 변신한다.

파리지옥 감각모의 확대 사진. 위키미디어 코먼스 제공

파리지옥 잎 안쪽에는 각 3개씩의 매우 민감한 감각모가 나 있다. 위키미디어 코먼스 제공

그렇다면 파리지옥은 곤충이 잎에 앉았는지 나뭇잎이 떨어져 내렸는지 어떻게 구분할까. 잎을 닫는 데는 에너지가 많이 들기 때문에 이 구분은 식물에 중요하다.

최근 이뤄진 연구 결과 파리지옥 잎 양쪽에 각각 3개씩 난 아주 예민한 감각모 6개 가운데 하나만 건드려서는 잎이 닫히지 않지만 2개 이상을 30초 안에 건드리면 봉쇄의 방아쇠가 당겨지는 것으로 밝혀졌다. 감각모가 외부 힘을 받으면 자극이 축적되고 어떤 한도를 넘으면 전기 펄스가 형성돼 덫이 ‘철컥’ 닫힌다.

그러나 ‘외부에서 30초에 2번 이상 가한 자극이 쌓이면 덫이 작동한다’는 이론이 늘 깔끔하게 들어맞는 것은 아니었다. 예를 들어 손가락으로 감각모를 지그시 누르고 있어도 덫이 닫힌다.

취리히대 연구진이 살아있는 파리지옥을 대상으로 마이크로로봇을 이용해 감각모 자극과 덫이 닫히는 관계를 측정하고 있다. 한스 포글러 제공

얀 부리 등 스위스 취리히대 연구진은 마이크로로봇을 개발해 파리지옥의 식충 과정을 정밀 측정했다. 기존의 연구와 달리 살아있는 식물체를 대상으로 삼았다. 연구자들은 로봇으로 정밀하게 조절된 각도와 속도로 감각모를 자극하는 실험을 거듭해 얻은 데이터로 수학적 모델을 만들었다.

모델을 돌려보니 뜻밖에도 파리지옥 덫은 2번 연속에서뿐 아니라 경우에 따라서는 한 번만 건드려도 닫히는 것으로 나타났다. 교신저자의 하나인 우엘리 그로스니클라우스 박사는 “흥미롭게도 느린 속도로 감각모를 한 번 건드려도 두 번의 전기 신호가 흐르고 덫이 닫혔다”고 이 대학 보도자료에서 말했다.

연구자들이 실제 파리지옥으로 실험해 보았더니 거미나 파리처럼 빠르게 감각모를 건드리지 않더라도 일정 시간 자극을 유지하면 덫이 닫혔다. 공동저자인 한스 포글러는 “감각모가 서서히 구부러지면 이온의 흐름이 여러 번의 전기 신호를 일으키기에 충분해 덫이 닫히도록 한다”고 설명했다.

파리지옥의 꽃. 가루받이를 하러 온 곤충을 잡아먹는 것을 피하기 위해 높이 차이를 크게 두었다. 한스 포글러 제공

논문은 “파리지옥이 이런 전략을 펴게 된 것은 파리, 거미 등보다 느린 민달팽이, 달팽이, 곤충 애벌레 등을 잡기 위해서일 것”이라고 적었다. 실제로 이들은 가끔 파리지옥의 덫에 걸린 채 발견된다. 연구자들은 또 손으로 덫을 지그시 누를 때도 손 떨림의 진동에 의한 감각모의 변형이 덫을 닫는 문턱을 넘어서는 것 같다고 설명했다.

인용 저널: PLOS BIOLOGY, DOI: 10.1371/journal.pbio.3000740

조홍섭 기자 [e-mail]