식물은 우리가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 교활합니다. 과학자들은 최근 해마다 수백만 달러의 피해를 입히는 문제성 기생 식물인 Dodder가 기본적으로 숙주의 유전자를 해킹할 수 있다는 사실을 발견했습니다.
맞아요. 기생 식물이 숙주의 유전자를 해킹하여 숙주를 더 취약하게 만듭니다.
우리는 이미 물이 포함된 비소를 제거하는 이끼가 있다는 것을 알고 있었습니다. 그리고 이제 식물이 동물처럼 자극에 반응하는 법을 배울 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 식물은 우리를 치유하고, 존재만으로도 기분을 좋게 해줍니다. 하지만 다른 동물의 유전자를 해킹할 수 있는 식물은 완전히 새로운 이야기입니다.
이 연구는 다소 기술적일 수 있지만, 이해하기 쉽게 설명해 드리겠습니다.
Dodder는 숙주 식물과 RNA를 공유할 수 있습니다. RNA는 기본적으로 DNA의 지시를 전달하는 메시지 역할을 합니다. 마이크로RNA는 RNA의 하위 유형으로, 다른 RNA의 활성화나 비활성화를 돕습니다.
이 동영상을 통해 대학 생물학 지식을 복습하거나, 최소한 마이크로RNA가 다른 RNA와 상호작용하여 유전자를 끌 수 있다는 점을 이해하세요. 최소한 하나의 기생 식물은 마이크로RNA를 무기로 사용합니다.
한동안 연구자들은 왜 Dodder가 숙주와 RNA를 공유하는지 몰랐습니다.
연구자들이 그 이유를 최근에 밝혀냈습니다. Dodder의 마이크로RNA가 실제로 숙주 식물의 유전자를 끄고, 숙주 식물을 Dodder의 공격에 더 취약하게 만들고 있었습니다.
연구자들은 이 모든 과정이 정확히 어떻게 작동하는지는 아직 알지 못합니다.
원래 연구의 저자 중 한 명인 Jim Westwood는 그들의 발견이 얼마나 중요한지 숨기지 않습니다. 버지니아텍 뉴스와의 인터뷰에서 그는 "숙주-기생체 상호작용에는 파멸의 메시지인 마이크로RNA가 사용됩니다. 이들은 숙주의 정보를 탈취하고 있습니다... 마이크로RNA는 전쟁에서 사용되는 새로운 무기입니다."라고 말했습니다.
마이크로RNA는 식물들이 서로 소통하고(공격을 가하기 위해) 사용하는 잠재적인 방법으로 오래 전부터 연구되어 왔습니다. 2016년 연구에 따르면 기생 잡초가 숙주에서 유전 정보를 훔쳐 이를 더 공격하는 데 사용할 수 있다고 합니다.
이제 연구자들은 Dodder가 숙주 식물의 방어 체계를 약화시키는 이유를 알았으므로, Dodder가 이를 어떻게 해내는지 연구에 집중하고 있습니다. 연구자들이 Dodder의 은밀한 공격 방식을 이해하면, 대응 방어를 마련할 수 있을 것입니다.
기생 식물이 매년 중요한 농작물에 큰 피해를 주기 때문에, Dodder를 통제하는 방법을 찾는 것은 산업 농업에서 높은 우선순위입니다. Dodder는 숙주 없이는 생존할 수 없는 의무적 기생체로도 알려져 있습니다.
기생 식물이 숙주에 마이크로RNA를 전달하는 방법
Dodder는 영양분을 훔치고 마이크로RNA를 공유하는 데 동일한 메커니즘을 사용합니다. 이 기생 식물은 숙주의 관다발계에 침투해 물과 영양분을 훔칩니다. 보통 숙주는 "해킹"당했다는 사실을 인지하면 방어 체계를 작동시킵니다.
기생충에 공격받은 많은 식물은 영향을 받은 부위로의 영양분 흐름을 멈추기 위해 단백질을 응집시킵니다. 연구자들은 Dodder의 마이크로RNA가 이 응집 행동을 제어하는 유전자를 목표로 한다는 것을 보여주었습니다. 이 유전자들은 다양한 종에서 매우 유사하여, Dodder는 단 하나의 마이크로RNA 공격으로 여러 종류의 식물을 무력화할 수 있습니다.
응집 단백질을 생산하는 유전자를 공격하는 것은 우회적인 것처럼 보이지만, 실제로 이 공격 전략은 Dodder가 숙주로부터 끊김 없는 영양분 공급을 받게 만듭니다. 부족해진 영양분 흐름을 해결하려 하기보다는, Dodder의 마이크로RNA가 숙주를 강제로 영양분을 자유롭게 공유하도록 만듭니다.
솔직히 조금 무섭습니다.
연구자들은 마이크로RNA 기반 공격이 식물과 곰팡이 사이에서 우리가 생각했던 것보다 더 흔할 것이라고도 의심합니다. 중요한 농작물들이 기생 식물로부터 자신을 방어할 수 있는 방법을 개발한다면 농부들은 매년 수백만 달러를 절약할 수 있을 것입니다.