식물과 우리 몸의 생체 시계

식물과 우리 몸의 생체 시계

  

말 못하는 식물과 시간대 별 이동 양분량과 당도를 측정하여  대화를 시도하는 한국농업대학생들

 

 

생체시계(biological clock)는 일주기성과 같은 생체리듬의 주기성을 나타내는 생체 내에 내재되어 있는 생물학적 시계를 의미한다. 생체시계를 현대적 개념을 요약한다면, 생체시계는 자발적으로 작동하고(free-running), 유전적으로 내재되어 있으며(self-sustained rhythm), 밝음과 어두움과 같은 명암주기나 온도와 같은 외부환경(time cue)에 의해 재설정(entrainment)된다.

 

 

일주기(circadian rhythm)는 약 24시간 주기를 의미하며 원래 라틴어의 cir(약)와 dies(하루)에서 어원이 유래하였다. 일주기는 지구상의 모든 생물체 즉, 녹조류, 식물, 동물은 물론이고 사람에서도 관찰되는 근본적이고 보편적인 현상이다. 일주기성 리듬이란 수면과 각성주기, 신체 대사율, 체온, 호르몬 분비 패턴, 혈압, 심박수, 호흡수 등 바이오리듬의 일일변화지수를 말한다. 바이오리듬은 낮과 밤, 어둠과 밝음, 온도차 등 외부 환경요인에 의해서 영향을 받아 주기성이 변조되거나 재설정되는 이른바 동조화(synchronization) 현상이 나타난다. 모든 생물체가 가지고 있는 생체시계는 각종 생리, 대사, 발생, 행동 등의 조절을 통해 생물체의 항상성(Homeostasis)에 대한 조절자로서 큰 역할을 하고 있다. 아침엔 자연스레 눈이 떠지고 밤이 되면 잠이 오는 것, 우리 몸이 생체시계에 따라 움직이기 때문인데요.

 

 

60조 개나 되는 사람 세포 하나하나와 폐와 간, 췌장, 피부는 각자 고유의 시계를 가지고 있다. 이렇게 많은 우리 몸의 시계들은 뇌의 시상하부에 있는 < 표준시계 >에 맞춰 활동을 개시한다. 낮에는 혈압과 체온, 심장박동이 빨라지고 밤에는 멜라토닌과 DNA합성이 활발해진다. 그래서 생체시계가 틀리면, 곧바로 문제가 발생한다.

 

항암제는 생체시계에 따라 암세포가 활발히 분열하는 밤에 쓰면 치료효과를 2-3 배나 높일 수 있다. 또 생체시계에 의하면 아침에 혈압이 오르기 때문에 고혈압 약은 밤에 잠들기 전 미리 먹어야 혈압이 더 잘 떨어진다. 또, 규칙적인 운동을 하면 몸의 생체시계가 강화돼 신진대사가 좋아지지만, 심한 스트레스는 생체 시계를 엉망으로 만든다고 연구팀은 전한다.

  

 

식물에 있어서도 발아 포인트라는 체내 시계를 가지고 있다.  발아 포인트는 산소와 물 그리고 온도이다. 이 시계는 스위치를 누르면 24시간 작동한다.  그러므로 언제 시작 스위치를 누르는가에 따라 그 후의 식물의 사이클이 결정된다.  이 스위치를 작동하면 씨앗 안의 녹말이 당으로 분해되어 여러 가지 활동이 시작된다.

 

      

 

일제히 스위치가 들어가면 발아도 깨끗이 고르게 된다.  그러기 위해서는 충분한 산소와 물을 주는 것이 중요하다.  좋은 열매를 얻기 위해서는 잎의 생산력을 높여 유지케하는 것이 중요하다.  그러기 위해서는 배축의 당도 확보가 필요하다.  배축의 당도를 취하게 하는 것은 발아 직후에 충분한 빛을 주는 것이 불가결이다.  그러기 위하여 발아는 아침에 해야한다.  식물은 24시간 주기로 움직임으로 스위치를 넣으려면 아침에 할 필요가 있다.   그래서 파종시의 관리가 중요한 것이다. (후술)