[와우! 과학] 식물인 파리지옥도 ‘생체 자기장’ 만든다 (연구)

동물은 전기적 신호를 이용해서 근육과 신경을 제어한다. 심장 상태를 측정하는 기본 검사법인 심전도 측정이나 뇌의 기능을 조사하는 뇌파 측정 모두 이런 체내 전류 활동을 측정하는 방식이다.

물론 인간 이외에 다른 동물에서도 생체 전기 신호를 측정할 수 있다. 과학자들은 동물의 생체 전류를 측정해 여러 가지 연구를 진행해왔다. 생체 전기 신호를 조사하면 동물의 감각 기관이나 근육, 뇌의 역할과 작동 기전을 더 상세히 알아낼 수 있기 때문이다.

그런데 식물의 경우 신경세포가 없기 때문에 생체 전기 신호를 측정하기 어렵다. 식물의 생체자기장 (biomagnetic field)는 설령 존재하더라도 매우 미약해 일반적인 측정 장비로는 관측하기 힘들다. 초전도 양자간섭기 (superconducting-quantum-interference-device(SQUID)) 같은 매우 고가의 복잡한 관측 장비로만 일부 식물의 생체자기장을 측정할 수 있을 뿐이다. 

마인츠 요하네스 구텐베르크 대학이 이끄는 독일 연구팀은 파리지옥(Venus flytrap, 학명 Dionaea muscipula)의 생체자기장을 측정할 수 있는 보다 간단한 방법을 개발했다.

파리지옥은 이름처럼 파리를 비롯한 작은 곤충을 잡아먹는 식충식물로 입을 벌린 조개처럼 생긴 덫을 이용해 먹이를 잡는다. 곤충이 덫 안에 있는 작은 털인 감각모를 건드리면 마치 동물 신경세포처럼 세포막의 전위가 갑자기 변하는 활동전위가 발생해 순식간에 덫이 닫히면서 먹이를 잡는 방식이다. 이때 발생하는 생체 전류는 동물보다 훨씬 약하지만, 그래도 다른 식물보다는 강한 자기장을 만든다. 

연구팀은 이 생체 자기장을 측정하기 위해 원자 자력계의 일종인 QZFM (QuSpin Zero-Field Magnetometers) 네 개를 사용했다.

파리지옥이 생성하는 자기장은 지구 자기장의 백만분의 1 수준인 0.5 피코테슬라 (picotesla)에 불과하기 때문에 지구 자기장이나 다른 자기장에 의한 간섭을 피하기 위해 자기 차폐 시설에 넣은 후 연구팀이 개발한 원자 자력계를 이용해서 생체 자기장을 측정했다. (사진) 그 결과 감각모가 흥분할 때 발생하는 파리지옥의 생체 자기장을 측정하는 데 성공했다.

연구팀은 이 기술이 매우 미세한 생체 자기장을 지닌 동식물을 연구하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 비싸고 다루기 까다로운 초전도 양자간섭기 같은 장비 없이도 매우 미세한 생체 자기장을 측정할 수 있기 때문이다.

현대 과학은 이런 관측 기술의 발전과 함께 진보했다. 앞으로도 측정 기술의 진보는 계속될 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com