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식물

진핵생물역(Eukaryota)
계
동물계 (Animalia)
균계 (Fungi)
식물계 (Plantae)
원생생물 (Protista)[A]
[A] 과거에 균계, 식물계, 동물계에 속하지 않는 진핵생물을 총칭하던 말이지만 생물학적으로 올바른 분류가 아니며, 현재는 진핵생물의 분류에 대해 많은 논쟁이 있다.
식물
植物 | Plant
100%
학명 Plantae
(Haeckel, 1866)
분류
역 진핵생물역Eukaryota
계통군 쌍편모생물군 Bikonta
식물 + HC + SAR 대형군 Diaphoretickes
원시색소체생물 Archaeplastid
계 식물계Plantae

개요

"식물들은 열대림처럼 좋은 환경에서도 살지만, 그 외에도 얼어붙은 바위나 북극의 자갈밭, 그리고 사막의 뜨거운 모래밭에서도 살고 있습니다. 식물들은 불이나 태풍 속에서도 살아남는 법을 알고 있습니다. 또한 각종 동물들의 공격도 극복하며 때로는 반대로 동물을 잡아먹기도 합니다.
다큐멘터리 <식물의 사생활>을 마치며[1]

植物 / Plant
식물이란, 진핵생물 중 셀룰로스로 이루어진 세포벽이 있으며 엽록소 a와 b를 가지고 있고,[2] 이러한 색소체(plastid)가 2개의 막으로 덮여있는 다세포 생물들을 분류하는 생물계를 일컫는다. 남세균과 규조류, 홍조류, 갈조류 등 광합성을 하는 다른 생물들과 함께 태양 에너지를 사용할수 있게 하는 원천으로, 전 세계의 대부분의 생태계[3]와 인간 문명을 지탱하는 생물군이다.

식물의 정의

과거에는 동물이 아닌 것을 모두 가리키는 의미로 불리었지만 균류나 원생동물 등의 생물이 식물과 같지 않다는 점을 알게 되어 그 범위가 줄어들어 현재는 녹색식물(Viridiplantae)에 속하는 단세포-다세포 생물과 육상식물만을 포함하는 분류군이 대세이다.# 다만 이 분류는 학자에 따라 기준이 달라, 어디까지가 식물인지는 아래의 3가지의 분류로 나뉠 수 있다.

  • Sensu Strictssimo: 엽록소를 지녀 광합성을 하며 육상생활에 적응한 생물(유배식물). 식물을 분류하는 기준 중 가장 엄격한 기준으로, 우산이끼문, 뿔이끼류, 이끼류와 유관속 식물만을 포함한다.
  • Sensu Stricto: 엽록체를 지니고 광합성을 하는 생물(녹색식물). 식물을 분류하는 기준 중 현재 학계에서 표준으로 사용되는 기준으로, 녹조류(Green Algae)를 포함한다. 다만 이는 녹조류가 측계통적 분류임을 전재로 하여, 아직도 학계에서 분류 중에 있다.
  • Sensu Lato: 색소체(엽록체, 유색체, 백색체)를 지닌 생물(원시색소체생물). 식물을 분류하는 기준 중 가장 폭넓은 기준으로, 녹조류 외에 홍조류(Rhodophyta)와 회청조류(Glaucocystophyta)도 포함한다. 이 두 조류들은 다른 식물들과 같이 엽록체를 보유하고 있으나, 홍조녹말(Floridean starch)을 색소체 바깥 세포질에 저장한다.
  • Sensu Amplo: 움직이지 않는 생물(동물의 여집합). 식물을 분류한다기보다는 움직이지 않는 생물들을 전부 식물로 본 고전시대의 분류방법이다. 이 분류식은 갈조류나 규조류 같은 광합성을 하는 SAR 상군(대롱편모조식물)은 물론, 균류와 박테리아 등도 몽땅 식물에 포함한다. 당연히 현대에 와서는 쓰이지 않는 분류법이다.

식물의 진화

현재까지 화석적 증거로는 가장 먼저 등장한 다세포 생물로 보인다. 빠르면 12억년전 엑타시스기에 등장했으며, 늦어도 10억년전 토노스기에 출현했다.# 같은 쌍편모 생물에서 독자적으로 진화한 광합성하는 다세포 생물인 대롱편모조식물은 8억 7천만년전 토노스기에 단편모생물인 동물과 비슷한 시기에 등장한것과 대조적이다. 다만 후발주자인 대롱편모조식물은 식물을 빠르게 밀어내고 바다에서 우세종이 되어서 식물은 다른 서식지를 찾기 시작했다.

식물이 육상에서 등장하기 시작한 것은 고생대 실루리아기 무렵이며, 데본기 이후 건조 기후에 적응을 마친 다. 이후 빠르게 육상을 정복하여 기존에 육상을 뒤덮은 균류[4]를 밀어내고 땅을 뒤덮어 버린 결과물이 석탄기의 이름을 결정지었다.

건조한 육상 환경에서 생식세포의 건조를 막기 위해 동물이 체내수정과 알껍질을 진화하는 방식으로 습한 환경을 보전해 주는 형태로 진화했다면 그 환경 자체에 적응해 버린 결과물이 꽃가루와 씨. 다만 습한 곳에서만 계속 살아가던 식물들도 있는데 이들이 양치류 식물, 우산이끼, 뿔이끼와 이끼류 등이다. 양치류 식물들은 포자를 통한 번식을 하여 물이 꼭 필요하며, 이끼들은 관다발형 조직이 없어 중력의 힘 밖으로 물을 조달하지 못해 공기 중 수분에 의지해 Dawsonia 종 같은 예외가 있으나 대부분 물의 조달이 편한 작은 형태로 남아있다.

석탄기에 등장한 겉씨식물은 건조하거나 추운환경도 완전히 적응해 지상을 빽빽하게 식물로 뒤덮어 그 흔적이 석탄으로 많이 남아있다. 겉씨식물은 양치류 식물을 밀어내고 쥐라기까지 번성하였다. 백악기초엔 속씨식물이 등장했으며, 수분을 도와주는 곤충의 등장으로 현대적인 식물들이 등장하였다. 이 속씨식물은 겉씨식물을 밀어내고 식물의 우세종이 되었으며 현재도 겉씨식물이 남아있지만 속씨식물에 비해 세력이 상당히 줄었다.

속씨식물은 이후 곤충외에도 조류 같은 공룡과 인간 같은 포유류를 매개로 수분이나 열매를 통한 씨앗 이동 등 다양한 방법으로 진화하여 성공적으로 자리잡았다. 속씨식물은 외떡잎식물과 쌍떡잎식물 등으로 분화되었고 현재 쌍떡잎식물이 외떡잎식물보다 우세한 상황이다.

식물의 지능

식물은 기본적으로 뇌가 없기에 지능이 없을 듯 하지만, 의외로 뇌가 없는 생물들도 지능이 있고, 학습이 가능하다. 심지어 단세포 생물도 마찬가지로 지능이 있고 학습이 가능하다. 일례로 점균류는 온갖 장애물의 방해에도 불구하고 미로를 탐색할 수 있다.# 하물며 그보다 훨씬 많은 종류의 세포로 이루어진 식물에게 지능이 없다는 것은 말도 안 되는 소리다.

학술지 <생태학(Oecologia)>에는 애벌레가 풀잎을 갉아먹을 때 '사각사각'하는 소리와 함께 움직임에 따라 풀잎에 작은 진동이 전해지는데, 식물은 이 애벌레만의 소리와 진동을 몸으로 느끼고 방어태세를 취한다는 연구결과가 발표되었다. 먼저 연구팀은 애기장대(Arabidopsis) 풀 위에 애벌레 한 마리를 올려놓고 잎을 갉아먹도록 한 다음 애기장대가 보이는 반응을 측정했다. 그런 다음 애벌레가 잎을 '사각사각' 갉아먹는 모습과 소리를 동영상으로 촬영했다. 그런 다음 새로 애기장대 두 포기를 가져와서는 한쪽에는 아까 녹음한 잎 갉아먹는 소리를 들려주고 다른 한쪽에는 아무 소리도 들려주지 않았다. 그리고는 다시 애벌레를 애기장대 두 포기에 각각 올려놓고 잎을 갉아먹게 했다. 놀랍게도 애벌레가 잎을 갉아먹는 소리를 미리 들려주었던 애기장대는 잎에서 더 많은 기름 성분을 분비하는 것으로 나타났다. 머스터드 오일(mustard oil), 또는 겨자유라고 부르는 방향족 화합물인데, 이 기름성분은 애벌레가 싫어하는 물질이었다. 즉, 애기장대는 자신에겐 끔찍하게 들릴 수밖에 없는 이 '사각사각' 소리를 듣자마자 이 물질을 분비해서 즉각 애벌레를 쫓아내기 위한 방어태세를 갖춘 것이다.

연구팀은 애기장대가 어떤 소리에만 반응하는 것인지를 알아내기 위해 부드러운 바람 소리, 아니면 애기장대를 갉아먹지 않는 다른 곤충의 소리를 들려주었다. 그런데 결과는 한결같았다. 애기장대는 오로지 자신을 갉아먹는 특정 애벌레가 내는 소리에만 기름 성분을 분비했다. 애기장대가 어떤 방식으로 수 많은 진동의 패턴을 구분해서 그에 따라 다른 전략을 취하는지는 앞으로 연구해야 할 부분이지만 식물이 소리의 종류를 구분할 줄 안다는 명백한 증거다.# 그 외에도 식물이 소리로 물을 찾아 생존한다는 내용도 있다.# 지식채널 e

참고로 국제식물신경생물학연구소(LINV)를 운영하고 식물신호및행동국제협회(PSB) 창립한 스테파노 맨쿠소 이탈리아 교수은 '식물의 뇌'가 있다고 주장한다.# 씨앗을 파종해야할지 아니면 휴면상태에 들어가야 하는지 또한 씨앗 스스로 결정하고, 씨앗의 끝단, 즉 "식물의 뇌"에서 그 결단을 내린다는 주장을 하는 버밍엄 대학 교수 조지바셀도 있다.# 물론 식물이 인간처럼 자유로운 이성적 사고가 가능하다는 얘기는 아니다.# 무생물인 AI도 엄연히 지능이 있다.[5] 지능과 지성을 헷갈리지 말자.

식물도 바이러스나 박테리아 같은 병원체의 공격을 받을 때 성장에 필요한 단백질 등 일상적인 물질 생산을 중단하고 병원체와 싸우는데 필요한 방어 단백질을 만드는 전투태세로 전환하는 메커니즘을 밝혀졌다.#

단순 학습

단순 학습이란, 크게 습관화와 민감화로 나뉘며, 특정 자극에 대한 반응이 비교적 영속적으로 변화하는 것을 의미한다.

위험을 감지한 미모사는 잎을 시든 잔가지처럼 움츠려 맛없어 보이는 척 위장하는데, 물방울을 계속 떨어뜨리다 보면 미모사들이 이에 적응하여 잎을 다시 펼치는데 걸리는 시간이 점차 짧아진다. 이어 한 번에 대략 60번씩, 하루에 약 7번 정도를 반복하다 보면, 미모사가 물방울을 안전하다고 학습하여 더 이상 잎을 접지 않는다. 이때 미모사를 부드럽게 쓰다듬으면 다시 움츠리는 탈반응을 보여줘 단순히 지쳐서 잎을 접지 않은 게 아님을 방증한다. 이후 다시 물방울을 떨어뜨려도 더 이상 반응하지 않으며, 각각 3일, 6일, 4주 간격을 두고 재차 동일한 자극을 주어도 예전의 실험을 기억하여 여전히 반응하지 않아 비교적 영속적인 변화를 확인할 수 있다.

연합 학습

연합학습이란, 고전적 혹은 도구적 조건형성 등으로 인해, 특정 자극에 대한 반응이 비교적 영속적으로 변화하는 걸 의미한다.

0. Y자 모양의 튜브에 완두콩 묘목을 키워서 두 방향으로 자랄 수 있게 한다.

1. 3일 동안 선풍기 바람과 빛을 같은 방향에서 쬐준다.
1-1. 완두콩 묘목은 선풍기 바람과 빛이 같은 방향에서 온다고 학습한다.
1-2. 그 이후 반대 방향에서 이번엔 빛 없이 선풍기 바람만 쬐준다.
1-3. 무려 62%의 완두콩 묘목이 선풍기 바람이 불어오는 쪽으로 자랐다!

2. 3일 동안 선풍기 바람과 빛을 서로 다른 방향에서 쬐준다.
2-1. 완두콩 묘목은 선풍기 바람과 빛이 다른 방향에서 온다고 학습한다.
2-2. 그 이후 반대 방향에서 마찬가지로 선풍기 바람만 쬐준다.
2-3. 무려 69%의 완두콩 묘목이 선풍기 바람이 불어오는 쪽의 반대로 자랐다!

3. 완두콩 묘목은 빛과 바람의 상관관계를 후천적으로 학습할 수 있다.

인지 학습

인지학습이란, 지각이나 관찰 등 내적 인지 과정을 기반으로한, 특정 자극에 대한 반응이 비교적 영속적으로 변화하는 걸 의미한다. 즉, 자유로운 이성적 사고를 통해 일종의 자유의지 같은 게 형성되는 과정이다. 언어적 수리적 사회적 능력도 이를 통해서 발달하며, 인류의 성(聖)을 비롯한 진선미(眞善美)에 대한 의식도 이로 인해 생긴다. 즉, 여기까지 오면 객관적 고통 외에도 충분히 주관적 고통을 느낄 수 있다. 하지만 아직까지 식물의 인지학습능력을 입증한 연구는 존재하지 않는다.

식물 같지만 식물이 아닌 생물

관련 학문

관련 문서

  1. ↑ * 한글번역은 KBS더빙, 다큐멘터리에서는 중간에 '퀸스랜드의 작은 열대림도 마찬가지죠'라는 말이 들어가 있다.
  2. ↑ 다만 이 부분은 혼재되는 경우가 있다. 기생식물 중에서는 엽록소가 완전히 퇴화하여 광합성을 전혀 하지 않는 식물들이 다수 존재하기 때문이다.
  3. ↑ 심해에서는 광합성 대신 열수구 등 다른 화학반응을 통해 생활하고 있어서 예외다.
  4. ↑ 조류와 공생한 지의류 덕분에 지상에 먼저 진출한 상태였다. 식물이 상륙하기전 오르도비스기 때만 해도 나무 크기 만한 버섯인 프로토택사이트 같은 균류가 지상의 우세종이였다.
  5. ↑ 인공지능은 생물의 학습방식을 모방하는데, 현재의 기술로도 단세포 생물이나 식물 정도의 학습능력은 충분히 재현할 수 있다.