H3의 생명과학 이야기

식물에게 잎은 생존을 위한 최고의 '전략 자산'인 동시에 거대한 '위험 요소'다. 광합성을 위해 표면적을 넓히면 빛과 이산화탄소(CO₂)를 얻기엔 유리하지만, 그만큼 물을 잃을 위험도 커지기 때문이다. 식물은 이 치명적인 딜레마를 해결하기 위해 기공(Stomata)이라는 정교한 개폐 장치를 진화시켰다.식물의 지상부는 태양 에너지를 흡수하고 가스를 교환하는 거대한 공장과 같다. 이 공장이 효율적으로 가동되기 위해서는 외부와의 통로가 필수적인데, 그 통로가 바로 기공이다.1. 잎의 해부학적 구조와 표면적의 마법잎은 일반적으로 납작하고 넓은 형태를 띤다. 이는 단순히 빛을 많이 받기 위함만이 아니라, 부피 대비 표면적의 비율을 극대화하려는 전략이다.1-1. 내부 표면적의 확장우리가 보는 잎의 외부 표면적은 빙..

생명과학 2026. 1. 1. 20:09

식물에게는 심장이 없다. 그런데 어떻게 800L나 되는 엄청난 양의 물을 매일같이 중력을 거슬러 수십 미터 높이의 나무 꼭대기까지 퍼 올릴 수 있을까? 이 경이로운 현상을 이해하기 위해, 뿌리 끝에서 시작된 물방울이 줄기를 지나 잎사귀 끝에서 증발하기까지의 긴 여정을 따라가 본다. 몇 층의 계단 사이를 커다란 통에 든 물을 옮기느라 애쓰는 사람의 모습을 그려보라. 그리고 식물체 안에서의 물이 중력과 반대 방향으로 수송되는 것을 상상해 보라. 약 800L의 물이 매일 평균 높이의 나무 끝까지 도달한다. 그러나 나무나 다른 식물들에게는 물을 퍼 올리는 펌프가 없다. 그렇다면 이런 기이한 일이 어떻게 생길까? 이 질문에 대답하기 위해 뿌리 끝에서 줄기 끝까지 물과 무기질의 여행을 한 발짝씩 따라가 보겠다.1...

생명과학 2026. 1. 1. 11:08

식물에게는 혈액을 온몸으로 뿜어줄 심장이 없다. 하지만 어떤 식물은 수백 미터 높이의 거대한 몸집 끝까지 물과 영양분을 막힘없이 보낸다. 심장이라는 강력한 엔진 없이 오로지 물리적 법칙과 정교한 세포 기작만으로 중력을 거스르는 이 경이로운 과정은 어떻게 가능할까? 식물의 수송은 개별 세포 수준에서의 물질 흡수로부터 시작된다. 이는 동물과 마찬가지로 원형질막의 선택적 투과성에 의해 조절되지만, 식물만이 가진 독특한 구조적 특징인 '세포벽'과 '액포'가 이 과정에 복잡성을 더한다.1. 용질의 수송: 전기화학적 에너지의 활용세포막을 가로지르는 물질의 이동은 크게 수동 수송과 능동 수송으로 나뉜다. 이는 농도기울기와 전압의 종합적인 효과인 전기화학적 기울기(Electrochemical gradient)에 의해 ..

생명과학 2025. 12. 31. 21:25

육지 식물은 생존을 위해 극명하게 대비되는 두 세계에 발을 걸치고 있다. 하나는 태양 빛과 이산화탄소(CO₂)가 풍부한 지상부의 세계이고, 다른 하나는 물과 무기질을 품고 있는 지표 아래의 세계다. 이 두 환경은 식물에게 필수적인 자원을 제공하지만, 동시에 가혹한 생존의 시험대이기도 하다. 수억 년 전 조상 조류가 물속을 떠나 척박한 땅 위로 상륙한 이래, 식물은 자원을 효율적으로 얻고 장거리에 걸쳐 수송하기 위한 놀라운 적응 기작을 진화시켜 왔다. 1. 상륙의 시작: 조류에서 관다발 식물로육지 식물의 조상은 물속에서 직접 영양분을 흡수하던 조류였다. 조류는 모든 세포가 물과 자원에 직접 노출되어 있어 복잡한 수송 체계가 필요하지 않았다. 그러나 상륙 이후 식물은 건조라는 거대한 장벽에 부딪혔다. 1-1..

생명과학 2025. 12. 31. 14:15

식물체는 단순히 분열하고 팽창하는 세포들의 집합체가 아니다. 하나의 씨앗이 뿌리와 줄기, 꽃이라는 정교한 체제로 거듭나기 위해서는 세포들이 조직과 기관으로 조직화되는 형태형성(Morphogenesis) 과정이 필수적이다. 특히 특정한 부위에 특정한 구조가 배치되는 패턴 형성(Pattern formation)은 식물의 생존과 직결된 정밀한 공정이다.이번 글에서는 위치 정보와 유전자 발현, 그리고 식물의 일생에서 가장 드라마틱한 변화인 개화의 유전적 조절 기작인 ABC 모델을 중심으로 식물 형태형성의 원리를 상세히 분석한다.1. 위치 정보와 극성: 세포의 좌표 설정발생학자들은 세포가 자신의 위치를 파악하는 방식을 위치 정보(Positional information) 가설로 설명한다. 세포는 이웃 세포나 주변..

생명과학 2025. 12. 30. 21:07

식물체의 각 세포는 기본적으로 동일한 유전 정보를 공유한다. 그럼에도 불구하고 줄기 끝에서는 끊임없는 분열이 일어나고, 잎은 특정 크기에서 성장을 멈추며, 관다발은 반드시 잎의 내부에만 형성된다. 이러한 질서는 유전자 발현의 차이와 더불어 생장(Growth), 형태형성(Morphogenesis), 세포분화(Differentiation)라는 세 가지 과정이 긴밀하게 협력한 결과다.1. 식물 연구의 혁명: 모델 식물 '애기장대(Arabidopsis)'현대 분자생물학은 식물 발생의 비밀을 푸는 열쇠를 제공했다. 그 중심에는 십자화과 식물인 애기장대가 있다. 1-1. 왜 애기장대인가?애기장대는 식물학계의 '초파리'와 같다. 실험실의 좁은 공간에서도 수천 개체를 키울 수 있고, 발아부터 개화까지의 세대 기간이 단..

생명과학 2025. 12. 29. 20:08

식물은 동물과 달리 평생 성장을 멈추지 않는 '무한 생장'의 특성을 가진다. 씨앗에서 갓 깨어난 가녀린 싹이 하늘을 찌를 듯한 거목으로 성장하기까지, 식물은 두 가지 정교한 성장 전략을 구사한다. 바로 길이를 늘리는 1차 생장(Primary Growth)과 부피를 키우는 2차 생장(Secondary Growth)이다. 1차 생장이 정단분열조직을 통해 뿌리, 줄기, 잎의 골격을 형성하는 과정이라면, 2차 생장은 측생분열조직을 통해 식물체를 물리적으로 강화하고 보호하는 과정이다. 오늘은 나무가 수백 년을 버틸 수 있게 해주는 2차 생장의 핵심 원리인 관다발형성층과 코르크형성층, 그리고 그 결과물인 나이테와 수피의 비밀을 상세히 파헤쳐 본다.1. 2차 생장이란 무엇인가?: 두께 성장의 본질2차 생장은 측생분열..

생명과학 2025. 12. 27. 17:58

식물은 동물처럼 복잡한 장기 시스템을 가지고 있지는 않지만, 그에 못지않게 정교한 '조직계(Tissue System)'를 통해 생명 활동을 영위한다. 독일의 식물학자 줄리어스 폰 작스(Julius von Sachs)가 제안한 이 조직계 분류법은 오늘날 식물학의 근간이 된다. 식물의 모든 기관(뿌리, 줄기, 잎)은 공통적으로 표피조직계, 기본조직계, 유관속조직계라는 세 가지 연속적인 시스템으로 구성된다. 1. 외부와의 경계이자 보호막: 표피조직계 (Dermal Tissue System)표피조직계는 식물의 가장 바깥쪽을 감싸는 '피부'와 같다. 외부 환경으로부터 내부를 보호하고, 가스 교환과 수분 조절을 담당하는 고도로 특수화된 층이다. 1-1. 1차 표피와 큐티클층어린 식물체나 초본성 식물의 경우, 표피는..

생명과학 2025. 12. 26. 19:30