이 "버섯"은 균류가 아니라, 모든 규칙을 깨뜨리는 기이한 식물입니다.

대만과 가까운 오키나와현 남부 이시가키섬에서 촬영된 Balanophora fungosa ssp. fungosa. 사진 제공: Petra Svetlikova

대만과 일본 본토의 산 높은 곳이나 오키나와의 아열대 숲 깊숙한 곳, 이끼 덮인 나무 아래 습하고 그늘진 곳에서 특이한 생물이 조용히 자라고 있습니다. 언뜻 보면 버섯처럼 보이지만, 사실은 발라노포라(Balanophora) 라는 식물 이며, 식물계에서 가장 작은 꽃과 씨앗을 가지고 있습니다.

대부분의 식물과는 달리, 발라노포라는 엽록소가 없어 광합성을 할 수 없습니다. 또한 토양에서 물을 흡수하는 일반적인 뿌리 시스템도 없습니다. 대신, 주변 특정 나무의 뿌리에 붙어 필요한 영양분을 빼앗아 생존합니다. 일부 종과 개체군은 이러한 특이한 특징을 더욱 발전시켜 수정 없이 씨앗을 생산하는 매우 드문 번식 전략을 사용하기도 합니다.

과학자들이 오랫동안 수수께끼로 남아 있던 식물의 비밀을 밝혀냈다

발라 노포 라(Balanophora ) 속은 도토리와 비슷한 생김새(그리스어: balanos, 도토리; phoros, 맺다)에서 이름을 따왔으며, 오랫동안 과학자들을 당혹스럽게 해왔습니다. 이 식물은 희귀하고 인간 활동으로 인해 점점 더 위협받고 있는 매우 특정한 서식지에만 분포하기 때문에 대부분의 연구는 고립된 개체군에 국한되어 왔습니다.

하지만 이제 상황이 바뀌고 있습니다. 오키나와 과학기술대학(OIST), 고베 대학, 타이베이 대학의 공동 연구팀은 흩어져 있고 접근하기 어려운 서식지 전역에 걸쳐 발라노포라(Balanophora) 에 대한 광범위한 조사를 수행했습니다. 학술지 ' 뉴 피톨로지스트(New Phytologist) '에 발표된 연구 결과는 이 식물의 진화 역사를 추적하고, 내부 구조가 기생 생활 방식에 어떻게 적응했는지를 밝히며, 이 특이한 계통에 대한 향후 연구의 새로운 가능성을 열어줍니다.

이번 연구의 주 저자인 오이치 과학기술연구소(OIST)의 페트라 스베틀리코바 박사는 다음과 같이 설명합니다. " 발라노포라는 식물로서의 특징을 많이 잃었지만, 기생 생물로서 기능하는 데 필요한 특징은 충분히 유지했습니다. 잎과 뿌리 시스템을 가진 평범한 식물처럼 보였던 조상으로부터 이처럼 기이한 생물이 어떻게 진화할 수 있었는지 보여주는 흥미로운 사례입니다."

엽록체 수축과 광합성 없는 생명

기생 식물은 숙주에 대한 의존도가 높아짐에 따라 내부적으로 극적인 변화를 겪는 경우가 많습니다. 흔히 나타나는 변화 중 하나는 색소체(대부분의 식물에서 광합성을 가능하게 하는 엽록체를 포함하는 식물 세포 소기관의 한 종류)의 감소 또는 소실입니다.

발라노포라는 영양분을 얻기 위해 숙주 나무에 전적으로 의존 하지만, 연구진은 이 식물이 엽록체를 완전히 없애지는 않았다는 사실을 발견했습니다. 오히려 엽록체는 최소한의 형태로 축소되었습니다. 기생하지 않는 식물은 엽록체를 만들고 유지하는 데 최대 200개의 유전자를 사용하는 반면, 발라노포라는 약 20개만 보유하고 있습니다. 이러한 극단적인 축소에도 불구하고, 700개 이상의 단백질이 주변 세포에서 엽록체로 운반되는 것으로 보아 엽록체는 여전히 필수적인 기능을 수행하고 있는 것으로 추정됩니다.

OIST의 진화, 세포 생물학 및 공생 연구소 소장인 필립 후스닉 교수는 이번 발견의 놀라움을 다음과 같이 언급했습니다. " 발라노포라의 엽록체가 광합성과 관련 없는 여러 화합물의 생합성에 여전히 관여한다는 사실은 놀라웠습니다. 이는 비광합성 식물에서 엽록체 축소의 순서와 시기가 광합성 조상으로부터 유래한 말라리아 기생충인 플라스모디움 과 같은 다른 진핵생물과 유사하다는 것을 시사합니다."

섬들에 의해 형성된 고대 혈통

연구팀은 다양한 개체군의 샘플을 조사하여 발라노포라의 진화 계통도를 재구성하고 동아시아 아열대 지역으로의 확산 경로를 추적했습니다. 이 식물은 가장 오래된 기생 식물 집단 중 하나인 발라노포라과에 속합니다.

이 과는 약 1억 년 전인 백악기 중기에 다양화되기 시작했는데, 이는 광합성을 완전히 포기한 가장 초기의 육상 식물 계통 중 하나임을 의미합니다.

무성 생식과 생존 위험

발라노포라속(Balanophora )의 번식 전략은 그 외형과 생활 방식만큼이나 특이합니다. 번식 방법은 종마다, 심지어 개체군마다 매우 다양합니다. 어떤 종은 씨앗을 생산하기 위해 수정이 필요하지만, 어떤 종은 수정 없이도 번식할 수 있는데, 이를 선택적 무성생식이라고 합니다. 가장 극단적인 경우에는, 어떤 종은 절대적 무성생식을 하는 종으로, 유성생식을 전혀 하지 않습니다.

"식물계에서 의무적 무성생식은 극히 드뭅니다. 유전적 다양성 부족, 불량 돌연변이 축적, 특정 조건에 대한 의존성, 멸종 위험 증가 등 여러 가지 부정적인 측면을 수반하기 때문입니다."라고 스베틀리코바 박사는 말합니다. "흥미롭게도, 우리는 의무적 무성생식을 하는 발라노포라(Balanophora) 종들이 모두 섬에 서식하는 종이라는 것을 발견했습니다. 그리고 더 많은 발라노포라 종들이 선택적 또는 심지어 의무적 무성생식을 할 가능성이 있다고 추측합니다."

이러한 번식 방식의 한 가지 장점은 암컷 한 개체가 섬에 도달한 후 새로운 개체군을 형성할 수 있다는 것입니다. 이러한 능력 덕분에 발라노포라는 자신이 선호하는 좁은 생태적 틈새, 즉 다른 식물들이 거의 생존할 수 없는 어둡고 습한 숲 속 하층 식생으로 빠르게 퍼져나갈 수 있습니다.

고도로 전문화된 식물의 불안정한 미래

발라노포라는 스스로 복제할 수 있는 능력을 지녔음에도 불구하고 숙주를 고르는 데 매우 까다롭습니다. 각 개체군은 일반적으로 소수의 수종에만 기생합니다. 이러한 특이성 때문에 발라노포라는 환경 변화에 특히 취약합니다.

스베틀리코바 박사는 협력과 보존의 중요성을 강조합니다. "연구 대상인 발라노포라 종의 표본 채취를 도와주신 기생식물 전문가이신 수 휴이진 박사님과 스에쓰구 겐지 박사님, 그리고 이 특별한 식물을 연구할 수 있도록 허가해 주신 오키나와 지방 당국에 진심으로 감사드립니다."라고 그녀는 말합니다. " 오키나와에서는 발라노포라 의 알려진 서식지 대부분 이 보호되고 있지만, 벌목과 무단 채집으로 인해 멸종 위기에 처해 있습니다. 너무 늦기 전에 이 놀랍고 오래된 식물에 대해 최대한 많은 것을 알아내고 싶습니다. 이 식물은 진화가 어떻게 우리를 계속해서 놀라게 하는지 일깨워 줍니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251219093322.htm