△다양한 독성물질을 내뿜는다
식물은 자신의 외벽을 단단한 물질로 감싸거나 날카로운 가시로 둘러싸 물리적으로 방어하는 것이 1단계 방어치유라면 식물마다 독특한 화합물질로 방어막을 치는 것이 2단계 방어치유다. 식물은 병원체가 잎을 뜯어먹으면서 나오는 침이나 움직임 등으로 포식자의 침범을 포착한다. 식물이 분비하는 신호전달체계를 통해 병원체의 침입 존재를 확인한다. 그리고 병원체가 좋아하는 수액 등 영양분 통로조직을 폐쇄한다. 병원체 번식을 차단하기 위함이다. 이어서 잎 등에 병원체가 싫어하는 화합물질을 집중적으로 퍼뜨린다. 단계별로 방어와 공격이 이뤄진다.

병원체의 침입이 확인되면 식물마다 개발한 독특한 독성 방어물질을 잎의 표면이나 세포 속에 집중적으로 분비하면서 방어막을 친다. 방어물질은 분비되는 유기화합물질에 따라 크게 세 가지로 나눈다. 그것은 테르펜류, 페놀성 유기화합물질, 질소 유기화합물질이다. 이들 물질은 식물에 따라 다르게 분비한다. 테르펜류 물질을 분비해 방어하는 식물이 있는가 하면 페놀계 화합물질을 분비하는 식물이 있고 질소 화합물질을 분비하는 식물이 있다.

테르펜류는 휘발성 유기화합물질이다. 휘발성이기 때문에 대기에 노출되면 기체로 바뀌면서 사라진다. 병원체를 죽이는 살충효과가 매우 높다. 물질 종류만 해도 10만 개가 넘을 정도다. 지금까지 확인되지 않는 물질도 많다. 식물마다 각기 특징적인 물질을 생산하기 때문이다. 이 중에서도 가장 대표적인 것이 모노테르펜이다. 국화과 식물에서 많이 분비된다. 병원체 신경계를 마비시킬 정도로 강력한 살충효과가 있다. 공기 중에 노출되면 강한 독성물질 피레트린으로 합성한다. 그래서 병원체가 국화에 쉽게 침범하지 못하는 이유다. 소나무 등 침엽수에서도 모노테르펜이 많이 분비된다. 기름 성분인 정유 물질이 포함돼 있다. 박하 식물 잎이나 페퍼민트에서는 멘톨이 분비된다. 병원체에게 혐오감을 주는 특이한 냄새다.

레몬에서는 리모넨이, 주목에서는 디테르펜이 분비된다. 이는 병원체뿐만 아니라 곤충이나 새, 포유류에게는 독성물질이다. 항암제 원료인 택솔은 주목에서 분비되는 화합물질이다. 물론 시중에서 판매되는 항암제는 화학적으로 결합해 만든 물질로써 천연 택솔과는 다르다. 이처럼 식물마다 각기 다른 독특한 화합물질을 분비해 포식자의 접근을 막는다. 그러나 이들 물질 중에는 사람에게 매우 유용한 물질도 있다. 음식의 향을 내거나 향수를 만드는 데 많이 이용하는 물질이다. 일부 테르펜류 물질에는 스테로이드계 사포닌도 생성된다. 이 또한 살충효과가 있다.

페놀성 화합물질을 집중적으로 분비하는 식물도 있다. 페놀성 화합물질은 알코올과 비슷하다. 산성을 가지며 자극적이고 향긋한 냄새가 난다. 휘발성이며 방향제로 많이 사용한다. 이 또한 1만여 종류가 넘을 정도로 매우 많고 다양하다. 이 물질 역시 병원체 공격을 방어하기 위해 분비한다. 병원체가 침입하면 이에 자극을 받은 식물은 화합물질을 내뿜기 시작한다. 또는 벌이나 새를 유인하기 위해 꽃과 열매에서도 분비한다. 수정을 위하거나 씨를 퍼뜨리기 위해서다. 다른 식물의 접근을 막고 생장을 방해하기 위한 무기로도 사용한다.

페놀성 화합물질 중에 독성이 가장 강한 것이 쿠마린이다. 마른 풀 건초에서 나는 냄새가 바로 쿠마린 물질이다. 제주에서는 과거에 겨울철 소먹이용 건초(촐)를 가을에 베어 집 마당에 가리(눌) 더미로 쌓아놓았다. 겨울이 들어 쌓아놓은 더미에서 소먹이용 건초를 한 아름 뽑아낼 때 그때까지도 풀냄새가 난다. 이것이 쿠마린 냄새다. 만약 베어낸 건초가 비에 젖었을 때는 쿠마린 냄새가 사라진다. 건초의 효과도 떨어져 소들도 잘 먹지 않으려 한다. 그래서 건초가 비에 젖지 않도록 잘 관리하는 것이 중요하다.

이처럼 식물이 손상을 입으면 쿠마린이 분비되고 대기 중의 공기와 빛을 받으면 촉진된다. 사람 피부가 쿠마린에 접촉되면 발진이 생긴다. 쿠마린에 심하게 노출된 부위의 세포가 죽을 수 있다. 소화를 어렵게 하는 탄닌을 분비하는 식물도 있다. 리그닌처럼 질긴 물질이다. 그래서 소나 사슴 등은 탄닌이 함유된 식물을 싫어한다. 덜 익은 과일이나 잎 등에서 떫은맛을 내는 물질이다. 탄닌이 있는 과일은 맛도 없고 먹었을 때 소화도 쉽지 않다. 바나나, 포도 등에 많이 함유돼 있다. 그러나 충분히 익으면 탄닌이 사라진다. 사람들은 이런 자극적인 맛을 선호하기도 한다.

페놀성 화합물질에는 이웃 식물에까지 피해를 주는 타감작용 물질도 있다. 이 물질은 휘발성이 있어 대기에도, 물에도, 흙에도 녹아 있다. 타감작용 물질을 분비하는 식물이 사는 영역에서는 다른 식물의 생장이 어렵다. 식물끼리 영역 싸움을 벌이는 데 유용하게 사용하는 독성물질이다. 예를 들면 삼나무숲에는 삼나무만 울창하게 자란다. 다른 식물은 거의 살아남기 어렵다. 천남성 등 일부 내성이 있는 식물 정도 자란다. 이는 삼나무 잎이나 뿌리에서 분비되는 테르펜 화합물질의 타감작용 때문이다. 잎이 바닥으로 떨어져 썩을 때 화합물질이 흙으로 흡수한다. 흙에는 타감작용 물질이 녹아 있어 다른 식물 씨앗이 싹을 키우고 자랄 수 없다. 그렇지만 삼나무끼리는 사이좋게 어울려 잘 자란다.

이는 삼나무에서 분비하는 강력한 화합물질이 다른 식물의 생장을 방해하고 있기 때문이다. 삼나무 가지와 잎이 땅바닥으로 떨어지면서 거기에서 분비되는 화합물질이 땅바닥을 물들인다. 그러면 다른 식물들은 뿌리를 내리려 하다가도 이런 물질을 감지하고 아예 생장을 포기한다. 발아하고 태어나 봤자 계속 쏟아지는 독성물질에 살아날 가능성이 희박하기 때문이다. 이런 현상은 편백 등 침엽수림에서 뚜렷하게 나타난다.

페놀성 화합물질에는 색소 성분을 갖는 물질도 있다. 플라보노이드다. 곤충을 유인하기 위해 만들어진 물질이다. 플라보노이드 물질 중에 색소를 중심으로 형성된 물질이 안토시아닌이다. 적색을 내기도 하고 분홍색, 자주색, 청색 등 다양한 색소를 만든다. 그리고 색소에는 색깔뿐만 아니라 매력적인 향기나 역한 냄새를 분비하기도 한다. 그러나 대부분은 향기롭다.

그렇다고 페놀성 화합물질만 분비하는 것도 아니다. 질소가 함유된 유기화합물질도 만들어 분비하는 식물도 있다. 이 화합물질은 아미노산에서 비롯된 알칼로이드가 존재한다. 인체를 빠르게 마비시키는 시안화수소 독소가 들어있다. 우리가 알고 있는 대표적인 물질로는 담배에 들어있는 니코틴이다. 코카나무에서 추출하는 마약 성분 코카인도 있다. 또는 양귀비에서 만들어지는 모르핀도 있다. 커피나무 등 일부 식물의 열매, 잎, 씨앗에서 분비되는 카페인도 있다.

이런 화합물질은 신경계 독성물질로 그 독성이 매우 강해 초식동물이나 병원체가 먹었을 때 죽음에 이른다. 신경계 통로를 방해하고 단백질 합성이나 효소 활성을 방해한다. 예를 들어 등이 빨간색을 띠는 독화살개구리는 알칼로이드 독성물질이 있는 개미 등을 먹은 후 자신의 몸에 이 독을 저장해 두면서 방어수단으로 활용한다. 사람들은 이런 독성물질이 들어있는 식물을 섭취할 때는 절이기, 말리기, 데치기 등의 방법으로 독소를 제거한다. 물론 이런 물질에 내성이 생겨 적응한 초식동물이나 곤충도 많다.

이외에도 일부 식물은 독특한 독성물질 방어치유로 자신을 보호한다. 아주까리 씨앗에는 매우 강한 독성 화합물인 리신이 들어있다. 피마자라고도 한다. 씨앗 20알 정도만 먹으면 성인이라도 죽음에 이를 정도로 치사율이 높다. 그러나 리신은 고열에는 약하다. 열을 가하면 파괴돼 사라진다. 우리가 즐겨 먹는 마늘에도 독성물질인 알린이 있다. 곰팡이나 세균으로부터 자신을 보호하는 방어치유 물질이다. 그런데 사람에게는 오히려 혈액 응고를 줄이고 심장의 건강에 도움을 준다. 이처럼 식물마다 다양한 독성물질을 장착해 자신을 보호하면서 방어치유하고 있다.

위장술로 포식자를 속인다
식물은 위장술을 통해 포식자의 공격에서 벗어나기도 한다. 독성이 있는 다른 식물의 꽃 모양으로 위장술을 부린다. 독성 있는 식물의 꽃 모양과 비슷하게 피움으로써 포식자들의 먹이 공격에서 벗어날 수 있다. 어떤 식물의 잎은 포식자의 공격을 받아 여기 찢기고 저기 찢긴 것처럼 위장한다. 구멍이 난 것처럼 찢기 모양을 낸다. 그러면 초식동물은 이미 다른 초식동물의 공격을 심하게 받아 손상을 입은 것처럼 생각하고 그냥 지나친다. 또는 꽃가루받이 없이 헛꽃을 피워 곤충을 유혹하기도 한다. 수국이 대표적이다. 화려한 헛꽃으로 숲의 아름다움을 수놓는다. 곤충을 유혹해 수정이 끝나면 임무를 다 한 헛꽃은 뒤집힌 채 시든다. 밭에서 자라는 잡초도 농작물과 비슷한 모양으로 위장한다. 농작물의 생김새를 본떠서 속인다. 이처럼 식물은 위장술 방어치유를 통해 생존을 도모한다.

△ 필요할 땐 도움 주고받으며 공생치유한다

누구든지 독불장군으로 살아갈 수는 없다. 서로 먹고 먹히는 생존 투쟁만 하는 것은 아니다. 필요에 따라서는 서로 도움을 주고받으며 생존을 도모한다. 나의 부족한 것을 얻기 위해 이에 필요한 상대방과 협력한다. 상대방에게도 이익이 될 수 있는 것을 제공한다. 이때 상대방도 이익이 되면 서로 공생치유가 형성된다. 부족한 부분을 서로 주고받으며 채움으로써 건강한 삶이 유지된다.

식물 공생치유는 식물이라는 고정된 삶 때문에 스스로 해결할 수 없는 일이 많다. 이런 일들은 다른 개체의 도움을 받지 않을 수 없다. 그렇게 하려면 식물은 다른 개체에 이득이 될 수 있는 것을 제공해야 한다. 그러면 다른 개체도 이익을 취할 수 있기에 기꺼이 협력한다. 이처럼 쌍방의 이익으로 서로 소기의 목적을 달성함으로써 건강한 삶을 유지할 수 있도록 공생치유한다.

식물은 태초 진화 과정에서부터 살아남기 위해 일부는 공생치유를 선택했다. 대표적인 것이 세포 내 공생을 들 수 있다. 30억여 년 전에는 엽록체를 가진 세균과 미토콘드리아를 가진 세균이 독립적으로 생활했다. 이들을 원핵생물이라고 한다. 엽록체 세균은 이산화탄소를 흡수하며 살았다. 반면에 미토콘드리아 세균은 산소로 호흡하며 살았다. 이들은 서로 다른 유전체를 가진 생물이다. 그런데 어느 시점부터 원색생물이 미토콘드리아를 가진 세균을 자신의 세포로 끌어들여 공생하기 시작했다. 이후 수많은 환경 변화가 나타나면서 이번에는 엽록체를 가진 남세균을 끌어들였다.

그렇게 해서 오늘날 식물세포에는 미토콘드리아와 엽록체 세포가 함께 공생하고 있다. 이로 인해 식물은 햇빛이 비치는 낮에는 이산화탄소를 흡수해 광합성 작용을 하고 또 한편에서는 산소로 세포호흡을 한다. 만약에 식물세포에 미토콘드리아가 없었다면 세포호흡은 매우 비효율적인 무기호흡에 의존할 수밖에 없었다. 미토콘드리아 세포호흡이 있었기에 식물은 비효율적인 에너지 대사를 없애고 고율의 에너지를 생산하는 세포로 진화했다. 건강한 생존을 위해 세포 내 공생치유를 하고 있다.

식물의 공생치유는 뿌리에서 더 적극적이다. 흙에는 곰팡이 균류가 많다. 식물 뿌리에서 공생하는 것은 균사다. 어쩌면 균사가 뿌리가 해야 할 역할을 대부분 하고 있다고 해도 과언이 아니다. 곰팡이 균류는 흙의 유기물을 분해하고 무기물질을 이온으로 쪼개 식물이 흡수하기 좋게 만든다. 균류가 가장 많이 만들어내는 이온은 인산이온이다. 대신에 식물은 균류(균사)에게 자신이 만든 수소이온이나 당분을 제공한다. 이처럼 뿌리와 곰팡이 균류는 그물망 기생뿌리처럼 덕지덕지 얽히고 연결돼 살고 있다. 서로 도움을 주고받으며 살아가는 흙 속의 공생치유가 긴밀하게 연결돼 있다.

이런 공생치유는 단절되면 서로 죽음이다. 그래서 균류가 식물을 키우고 있는 것이나 다름없다. 예를 들어 어떤 식물이 초식동물에 뜯겨 상처가 깊어 제대로 자라지 못하면 뿌리까지 나약해진다. 그러면 곁에 있는 다른 식물 뿌리에 있는 균류들이 만든 양양분을 나눠주고 함께 자라도록 도와준다. 생장이 떨어지는 식물들은 다른 주변의 식물 뿌리가 나눠주는 영양분을 받아 흡수하면서 사이좋게 자란다.

특히 콩과 식물 뿌리는 박테리아 세균과 공생치유한다. 식물의 생장에는 질소이온이 필수 영양소다. 그런데 대기 중에 있는 질소는 식물이 그대로 흡수할 수 없다. 이들 질소를 식물이 흡수할 수 있는 질소이온으로 만들어야 한다. 박테리아 세균이 이 일을 한다. 그래서 콩과 식물은 어쩔 수 없이 질소이온 흡수를 위해 박테리아 세균과 공생치유를 하고 있다. 콩 뿌리에 볼록하게 나온 혹이 그것이다. 박테리아가 콩 뿌리에 구멍을 내고 들어가 만든 박테리아 집이다. 산소가 차단된 공간이다. 박테리아는 혐기성 세균으로 산소를 만나면 죽는다. 그래서 콩 뿌리혹에는 산소가 존재하지 않아 박테리아가 살기에 적합하다. 그리고 뿌리가 제공하는 콩 식물의 영양분도 받아먹을 수 있다. 대신에 박테리아는 콩 식물이 생장할 수 있는 질소이온 영양분을 만들어준다. 콩 식물과 박테리아가 생존을 위해 협력하는 공생치유다.

식물은 꽃을 피우고 수정을 할 때도 곤충과 공생치유한다. 곤충과의 식물은 수정할 수 있도록 다양한 방법의 속임수를 써 곤충을 유인한다. 곤충을 이용한 수정은 식물이 번성하는데 가장 큰 성공 창조물이다. 식물은 아름다운 꽃으로 곤충을 유혹하고 그들의 필요한 꿀을 제공하는 대신에 곤충은 꽃가루를 옮겨 주고 수정이 될 수 있도록 한다. 이처럼 수정이 시급한 식물들은 곤충을 유혹하기 위해 매혹적인 꽃의 색깔이나 다양한 모양, 맛을 돋우는 휘발성 향기, 꽃받침 방석까지 깔아놓고 편안하게 먹이활동을 할 수 있도록 한다. 그래서 꿀벌은 한 식물의 꽃에서만 있는 것이 아니라 이곳저곳의 꽃을 날아다니며 먹이활동을 하면서 수정이 많이 되도록 꽃가루를 옮긴다. 이처럼 식물과 곤충은 서로 이득을 위한 공생치유를 하고 있다.

공생치유는 열매와 동물의 관계에서도 나타난다. 움직일 수 없는 식물은 씨앗을 퍼뜨리기 위해 움직이는 동물을 이용할 수밖에 없다. 물론 바람 등 자연적인 요소도 꽃가루 수정이나 씨앗을 퍼뜨리는 데 도움이 된다. 그러나 이는 매우 제한적이다. 그래서 움직이는 동물을 이용할 수밖에 없다. 식물은 이를 위해 맛있는 과일로 동물을 유혹한다. 씨앗을 감추고 있는 열매에는 맛있는 과육과 당분과 지방이 풍부하다. 그렇다고 열매는 언제 어느 때나 달콤한 과즙으로 만들어놓지 않는다. 익기 전 열매는 떫은맛이 난다. 이 또한 씨앗이 덜 성숙해 있기에 열매를 미리 따서 먹지 말라는 경고다. 열매가 다 익은 후에는 씨앗을 딱딱하게 만들어 소화되지 못하도록 한다. 다 익은 열매를 먹은 동물은 돌아다니다 매설하게 되면 씨앗도 함께 배출한다. 이것이 식물과 동물이 열매 공생치유다.

식물의 진화는 서로 이익되는 공생치유가 일반적이다. 그러함에도 불구하고 그렇지 않은 공생도 있다. 서로 이익되는 상리 공생치유가 아니라 한쪽은 이익이 되지만 식물은 이익도 손해도 없는 편리공생이다. 또는 생존을 위해 식물의 영양분을 빨아먹으며 해를 끼치는 기생공생도 있다. 겨우살이를 들 수 있다. 겨우살이는 숙주인 나뭇가지 속으로 뿌리를 내려 식물이 공급하는 물과 영양분을 훔쳐 먹으며 산다. 이외에도 병원체가 식물에 침입해 감염시키며 손상을 주는 병원성 공생도 있다. 이처럼 식물에 해를 끼치는 기생공생은 식물 입장에서는 치유가 아니다. 공생치유는 숙주인 식물에도 함께 이익이 될 때 공생치유가 된다.

식물은 태곳적부터 다른 생명체와 공생치유를 하도록 진화됐다. 아니 지구상의 거의 모든 생명체는 영양분 취득을 위해 공생관계를 맺고 있다. 생존을 위해서는 다른 생명체가 만들어놓은 영양분을 섭취하거나 아니면 도움을 받지 않고서는 그 어떤 생명체도 살아갈 수 없기 때문이다. 실제 사람의 배속에도 엄청나게 많은 양의 미생물들이 살고 있고 잠을 자는 침대에도 눈에 보이지 않은 수많은 미생물이 붙어 있다. 이처럼 식물도 유기적으로 연결돼 공생치유하고 있다.

○ 필자 소개 필자는 1959년 제주시 월평동에서 태어나 제주의 숲과 오름을 사랑하는 제주 토박이다. 제주대학교 경영대학원 석사과정을 졸업하고 한때는 제주일보 편집부장, 제주경실련 사무처장과 공동대표를 맡아 제주 현안과 맞서기도 했다. 시인이면서 산림치유지도사를 취득한 후에 ‘제주숲치유연구센터’를 설립해 숲의 치유력을 탐하고 있다. 2012년에는 대통령표창을 수상했다.