[표지로 읽는 과학]경이로운 기하학적 형태를 띠는 꽃의 비밀

2021.07.11 06:00
사이언스 제공.
사이언스 제공.

이달 9일 발행된 국제학술지 사이언스의 표지는 ‘차원 분열 도형(프랙털, fractal)’처럼 생긴 로마네스코 꽃양배추(콜리플라워)이 장식했다. 언뜻 보면 브로콜리처럼 생긴 로마네스코 꽃양배추의 차원 분열 도형과 유사한 꽃은 식물 중에서 가장 경이롭고 아름다운 모습을 보인다. 로마네스코 꽃양배추의 구조는 생육 과정에서 여러 차례 개화기를 거치며 만들어진다.  

 

유제니오 아즈페이시아 프랑스 리옹대 교수 연구팀은 이같은 구조가 꽃의 유전자 네트워크가 생장의 최적화와 결합해 이른바 ‘섭동’을 형성할 때 생겨난다는 사실을 규명했다. 섭동이란 외부로부터의 상호작용으로 작은 변화가 일어나는 현상을 말한다. 천문학에서는 행성의 궤도가 다른 천체의 힘에 의해 정상적인 타원을 벗어나는 현상을 의미한다. 

 

콜리플라워는 달리아나 데이지와 함께 식물의 잎이 줄기에 달리는 형태가 나선 형태로 생겨나는 대표적인 식물이다. 연구팀은 콜리플라워가 꽃잎을 만들어낼 때 다수의 미발달한 꽃잎이 어떤 유전자 조절 네트워크를 활용하는지 확인하기 위해 실험과 조사를 수반한 모델링을 결합해 분석했다. 

 

분석 결과 제기능을 하지 않는 식물 분열 조직으로 인해 마디와 마디 사이가 느리게 성장하는 현상과 개화 관련 유전자가 결합하고 그 결과 불완전한 형태의 꽃이 겹겹이 자라나는 것으로 나타났다. 식물 기관이 발달하는 동안 분열 조직이 제기능을 했다면 지금과 같은 차원 분열 형태의 도형이 아닌 원뿔 구조의 꽃이 만들어졌을 것이라는 분석이다. 

 

연구팀은 “식물 발달 전반에 걸쳐 분열 조직은 정형화된 형태로 나선 또는 소용돌이 형태로 기관을 생성하는데 콜리플라워는 다수의 나선이 있는 특이한 구조로 발달한다”며 “이번 연구는 프랙털 구조를 갖는 꽃의 형태가 전체 식물 성장에서 어떤 과정으로 만들어지는지를 밝힌 것”이라고 밝혔다. 
 

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