식물의 육식성 3

끈끈한파리잡이끈끈이-끈끈이주걱

끈끈이주걱이 식물 표면에 끈끈한 접착제를 사용하는 것은 파리를 포획하는 데 가장 자주 사용되는 방법이다. 동물을 포획하는 데 이 방법을 사용하는 대부분의 종류를 잎 표면에 돌출된 변형된 분비모에 점액질을 가지고 있어 이들을 사용한다. 이 점액질은 수용성의 복잡한 다당류 복합체로 되어 있다. 트랩에 잡힌 먹이의 크기는 점액질의 양과 점도에 따라 다르다. 한 가지 유일한 예외로 Roridula 속의 종 중에는 끈끈한 레신을 사용하는 것도 있다. 여기에서는 끈끈이주걱에 관해 자세히 조사하려 한다.
끈끈이주걱은 육식성 식물에서 두 번째 큰 속으로 알려진 종으로 150여 종이 있다. 비록 Drpsera속이 지구 곳곳에 널리 분포되어 있지만 이 종의 반 정도는 호주에서만 발견된다. Drosera의 트랩 메커니즘은 다른 끈끈한파리잡이끈끈이 형의 육식성 식물보다 두드러진다. 끈끈이주걱에는 점액질의 촉수가 있어 먹이가 와 닿으면 이에 반응하여 촉수를 움직일 수 있다. 거기에다 대부분의 종이 영양분을 흡수하는 소화기관을 만들기 위하여 잎으로 먹이 주위를 둘러싸서 접을 수 있다.
이러한 능력으로 육식성 식물 중에 Drosera가 매력적이다. Drosera의 이의 형태는 종에 따라 다양하지만 일반적인 형태는 아주 다르지 않다. 보통잎은 가는 엽병에 붙어 있어 잎의 끝부분으로 가면서 잎이 점점 넓어지고 잎 표면에 수많은 촉수가 튀어나와 있으며 촉수는 잎의 끝부분에서 더 길어지는 경향이 있다. 촉수는 잎 표면 전체에 배열되어 잎 표면 면적을 넓혀주기 때문에 먹이를 포획하는 데 최대 면적을 사용할 수 있다. 각각의 촉수는 점약질로 덮여 있는 작은 붉은 방울을 가지고 있다. Drosera에 유인되는 이유가 아직 확실하지 않다. 이것에 대한 의견은 후각을 자극하는 것에서부터 이슬 맺힌 것 같은 형태적인 모습으로 시각을 자극하는 것에 이르기까지 다양하다. 어떤 경우이든 수많은 곤충이 유인된다. 한 번 잡히면 곤충들은 자유로워지려고 사투를 벌인다. 만약 곤충이 지나치게 크면 점액질에 의해 곤충이 잡히지 못하고 거의 도망간다. 그러나 작은 곤충은 식물에서 빠져나갈 만큼 강하지 못하고 곤충이 빠져나가려고 하면 할수록 곤충은 촉수 머리를 건드리게 되어 식물에서 더 많은 점액이 나오게 된다. 이 점액은 농도가 짙은 시럽형태로 되어 곤충을 덮어씌우고 곤충은 있는 힘을 다해 싸우면서 점점 더 많은 촉수와 접촉하게 된다. 그러면 점액은 곤충의 숨구멍을 막아서 질식시킨다. 곤충이 투쟁하는 동안 또한 곤충은 빠져나가기 위해 체액을 분비할 수도 있는데 이러한 곤충의 행동이 신호가 되어 식물의 촉수는 더욱 움직이게 된다.
이러한 움직임은 식물계의 경이로운 것 중 하나이다. 소수의 식물은 일정한 형태로 움직이기 때문에 저속도 촬영 없이도 관찰할 수 있다. Drosera종의 가장 빠르게 움직인 기록은 D. burmanii에서 자극받은 지 10초 이내에 촉수가 굽어지기 시작하는 것이 관찰되었다. 이처럼 촉수 움직임을 쉽게 목격할 수 있다. 촉수의 움직이는 방향은 다양하며 촉수가 잎의 어느 위치에 달려 있느냐에 따라 달라진다는 잎의 중앙에 있는 촉수는 조금 굽어지고 잎의 바깥쪽에 있는 촉수는 잎의 중앙 쪽으로 더욱 굽어진다. 이러한 현상은 발버둥 치는 먹이를 더 많은 촉수가 접촉할 수 있도록 하고 잎 표면에 더 가까이 가게 하여 곤충을 잡아 가둘 수 있게 된다.
촉수가 어떻게 움직이는가의 질문에 대해 아직 완전히 답이 되지 못했다. 확실히 대부분 Dorser 종의 촉수는 잎의 중앙을 향해 굽어진다. 촉수 머리를 기계적 자극(곤충이 발버둥 치는 등)이나 질소 화합물을 분비(곤충의 배변이나 요소 분비 때문)하거나 하여 자극하면 촉수가 자란다. 이러한 촉수의 생장은 세포분열에 의해서가 아니라 세포의 팽창에 의하여 일어난다. 촉수의 한쪽세포(잎 중앙에서 가장 먼 쪽)는 팽창하여 잎의 중앙 쪽으로 가까워져서 촉수가 굽어지는 원인이 된다. 촉수 움직임은 가까운 쪽의 촉수의 세포가 물을 잃고 먼 쪽의 촉수 세포가 물을 얻음으로써 촉수가 잎의 가운데로 굽어진다. 앞에서 언급한 것과 같이, 촉수의 움직임은 매우 빨리 옥신 같은 화합물에 의해 일어나는 과정보다 훨씬 빠르다. 촉수는 희석된 산에 놓으면 일정 시간 안에 촉수가 굽어지는 것을 볼 수 있다. 이처럼 아포플라스틱 공간의 산성화가 세포 중앙에서 먼 쪽의 세포가 팽창하는 원인이 되었을 수 있다. 트랩 가까운 쪽의 세포는 세포 내부와 외부의 이온 농도가 변하여 물을 잃게 된다. 
이 모든 과정을 촉진하는 것은 촉수머리에서 발생 된 활동전위인 것으로 생각된다. 촉수에서 활동전위가 발생하면 촉수의 아래쪽으로 전달된다. 활동전위는 가까운 쪽 세포의 이온통로를 열도록 촉진하여 그 결과 세포의 팽압을 잃게 되며 촉수의 먼 쪽 세포에서 이온 흡수가 증가한다. 그 결과 물이 이동하고 팽압이 증가한다. 굽어지는 반응에 의해 영향을 받게 되는 촉수의 부위는 위쪽과 중간부위이다. 만약 촉수 머리의 자극이 충분하면 이웃 가까이에 있는 촉수도 포획된 먹이와 접촉하지 않아도 굽어진다. 활동전위가 잎 표면을 가로질러 전도되는 것은 볼 수 없는데 신호가 잎 표면을 가로질러 어떻게 전달되는지는 아직 확인되지 않았다. 그러나 다른 촉수는 자극받은 촉수와 같은 방법으로 굽어진다. 신호가 촉구 머리에 전달되어 팽압을 변화시켜 촉수가 움직이게 된다.
한 번 먹이가 가라앉아 질식해 죽게 되면 식물은 마지막 장애를 극복해야 한다. Drosera종은 습한 곳에 서식하기 때문에 만약 소화 과정 중에 비가 오면 분비된 효소는 씻겨 내려가게 될 것이다. 이러한 문제에 대응하여 많은 Drosera종은 잎 전체를 구부려 먹이를 싸거나 주머니를 형성할 수 있다. 이러한 작용으로 잎의 소화기관을 형성하고 곤충에 노출된 식물의 표면적을 증가시키고 한편으론 소화 과정이 일어나고 있는 잎이 비에 씻기는 것을 막아준다. 이 잎의 움직임 과정은 촉수가 굽어지는 것보다 훨씬 느려서 과정이 완전히 끝나는 데 48시간이 걸린다. 이 반응은 옥신이 잎의 아랫면으로 분비되어 일어나며 옥신의 분비로 세포가 팽창하고 그 결과 이이 접히게 된다는 것이 증명되었다. 옥신이 분비되어 먹이가 있는 트랩에 축적되고 이에 따라 트랩이 먹이를 둘러싸서 접힌다. 트랩이 접히기 때문에 더 많은 먹이가 잎 표면과 접촉할 수 있게 놓이고 먹이를 완전히 둘러싸이도록 접힌다는 것으로 보아 접히는 메커니즘은 잎의 끝에서 옥신이 분비되기 때문이라는 의견도 있다. 그러나 그런 것 같지는 않다. 잎의 끝을 제거해도 여전히 접히는 반응은 일어난다. 그러나 옥신 이동 억제물질은 잎이 접히는 것을 억제하는 것으로 보아 잎이 접히는 메커니즘은 옥신 분비, 이동이 잎이 접히도록 하는 것으로 생각된다. 그래서 가장 그럴듯한 모델은 다음과 같이 설명할 수 있겠다. 잎의 윗면의 세포는 다량의 질소화합물이 있는 것을 탐지한다. (적은 양은 잎의 접힘 반응을 촉진하지 않는다) 옥신은 이들 세포에서 아포플라스틱 공간으로 분비되고 잎의 아랫면 세포는 옥신에 반응하여 팽창되어 잎이 접히게 된다.
포획된 먹이의 소화과정은 촉수 머리에 의해 일어난다. 촉수 머리에서는 포스파타아제와 프로테아제를 분비하여 곤충을 분해한 후 수용성의 영양분을 대량으로 잎에서 흡수하게 되고 이 영양분은 식물이 계속 생장하는 데 쓰이게 된다. 소화과정이 끝나면 거의 키틴질로 되어 있는 곤충 껍질을 빗물에 씻긴다. 잎과 촉수는 트랩 메커니즘의 반대과정으로 일어나 잎이 바른 모양이 되게 된다. 소화과정이 진행되는 동안 잎에서 영양분의 손실이 생기게 되면 전 과정이 매우 빨라지고 먹이는 일주일 내에 완전히 소화된다. 잎 트랩은 평균 3마리 곤충을 포획할 수 있는데 그렇게 되면 잎이 손상을 입게 된다. 그러나 그렇게 되면 기능을 잃은 오래된 잎은 새 잎이 발달하여 새로운 트랩으로 대체된다. 
육식성 식물의 트랩 메커니즘에 대해서는 훨씬 더 생각해 볼 것들이 많다. 어쨌든 이 그룹의 식물들은 모든 것 중에 가장 매혹적인 생물이며 육식성 식물 주변의 미처 발견하지 못하고 있는 것까지 영상을 잡는 것을 절대 놓치지 않으려 하였다.