식물간 의사소통 전기신호로 전송..."토양이 전도체"

SF영화 '아바타'에 나오는 판도라 행성 모든 식물은 뿌리들이 뇌 신경망처럼 서로 연결돼 정보를 주고받는 거대한 네트워크를 이룬다.

이것은 상상이 아니다. 지구에서도 판도라 행성에서처럼 식물들 뿌리가 연결돼 서로 정보를 주고받는다.

식물은 뿌리에 있는 공생 곰팡이인 균근(菌根) 네트워크와 뿌리줄기, 음향 통신, 동종 뿌리 접촉, 뿌리 사이 화학물질 교환을 통해 서로 정보를 전달하는 것으로 알려졌다.

이번에는 미국 앨라배마대학교 헌츠빌캠퍼스(University of Alabama in Huntsville) 유리 셰틀 박사 (Dr. Yuri Shtessel)와 알렉산더 볼코프 (Alexander Volkov) 박사 공동 연구팀은 주변 식물들 사이에 초고속 전기 신호 전송이 있다는 것을 발견했다

연구 결과(논문명: Underground electrotonic signal transmission between plants)는 영국 국제 학술지 테일러&프란시스 온라인(Taylor & Francis Online) 최근호에 실렸다.

연구팀은 식물 간 전기 신호 전달 메커니즘을 수학모델(Mathematical model)을 통해 토양이 통신 전도체 역할을 한다는 것을 밝혀냈다.

식물에 1.5V 배터리 전기 자극 실험을 통해 두 화분이 토양 또는 식물 사이에 전기 전도체가 없는 경우 식물 간에 전기 신호 전송이 없었다.

하지만 식물이 같은 토양에 살고 있을 때, 전기가 잘 흐르며 토양 균근 네트워크를 통해 서로 전기 신호를 전달해 의사소통할 수 있다는 것을 발견했다.

같은 종 식물들 사이 전기 신호 전파에 대한 실험적 연구와 수학적 모델링에 초점을 둔 이번 연구는 식물이 균근을 통해 종을 넘나들며 통신하는지에 대한 새로운 의문을 열어주고 있다.

연구팀은 논문을 통해 “토양은 통신 전도체 역할을 한다. 신호가 뿌리 네트워크를 통해 토양으로 퍼져 나갈 수 있다고 생각한다”며, "앞으로는 공기를 통한 식물들 통신을 연구할 계획이다"고 말했다.

그러면서 “이번 실험 결과 주변 식물 사이 전기 신호 전송은 화학물질 방출이나 토양 균근 네트워크, 식물 뿌리줄기, 자연적으로 뿌리 접목 및 음향 통신에 의한 것이 아니다라는 것을 증명한다”고 밝혔다.

하지만 이번 연구는 매우 의미 있는 성과를 냈지만 전기신호 자극에 한정된 연구다. 인간 경우 뉴런과 시냅스에서도 정보를 전달하기 위해서는 화학물질을 방출한다, 식물 역시 화학물질 방출이 필수 요소라는 선행 연구들이 있다.

예를 들어 1983년 미국 다트머스대 연구진은 사탕단풍나무가 위험을 느끼면 주변 식물들에 공기 중으로 화학물질을 전달한다는 사실을 밝혀냈다.

한편, 이번 연구는 현재 식물이 어떤 메시지를 송수신하는지 그 성격이나 인지에 대한 실험은 아니다.

김민중 기자 science@