독/약 ≫ 천연독 ≫ 식물독 ≫ 식물

초식동물에 대한 식물의 원초적 방어기전

많은 물질을 만든다
- 방어 : 초식동물로부터
- 경쟁 : 알레로파시-식물간 공격
- 신호 : 식물의 대화
- 유혹 : pollinator
- U.V  : 단풍이 드는 이유

방어물질
- 식물은 초식동물들의 끊임없는 포식으로부터 자신을 방어하는 수단들을 발전시켜 왔다.
- 천연물 속의 발암물질이 더 많다
- 식물독이 다양하다. 천연 독이 수 백배 강하다
- 유기농이 독성 물질이 많이 만들어진다
- 동물의 생존전략

- HCN Prussic acid , 청산가리, 아미그달린

● 낮은 영양 : Cellulose

식물의 생존에 필수적인 구조는 뿌리, 줄기 그리고 잎이다. 이들 중 어느 한 구조라도 초식동물로부터 심각한 피해를 입을 경우 식물은 살아 남을 수 없다. 이렇듯 생존에 필수적인 구조들은 거의 목질(cellulose)로 이루어져 있다. 셀룰로오즈는 질기고 무미건조하며, 대부분 동물들의 장 내에는 이를 소화할 효소가 없기 때문에 영양분으로서의 가치가 없는 셈이다. 다만 반추류(소, 말, 양, 사슴 등 포유류 일부 종)들은 장 내에 서식하는 장 박테리아의 도움으로 목질을 소화해 탄수화물을 섭취할 수 있다. 이들 박테리아는 cellulose 분해 효소인 cellulase를 생성하며 반추류들이 이 효소를 이용하는 것이다. 식물은 꽃, 열매, 씨앗 등 생존에 덜 치명적인 기관들을 초식동물에 내어 주어 섭식하도록 한다. 하지만, 이들도 그냥 내어 주는 것이 아니라 씨앗을 퍼뜨리거나 수분 효율을 높이는 등의 종족보존과 번식에 활용하는 것이 대부분이다.

●구조적 방어

무기를 사용한다
- 가시 : 밤송이, 장미도 가시
- 칼날 : 잔디를 비롯한 많은 식물은 잎 가장자리에 규산염의 날카로운 칼날을 가지고 있음
- 톱니 : 잎 가장자리의 날카로운 톱니
- 털: 쐐기털 같은 식물은 온몸에 독털을 가득 가지고 있다
- 껍질 :  씨앗의 딱딱한 깍질 등은 초식동물의 접근을 효과적으로 막을 수 있다.  

● 식물의 독성물질 (biochemical defense)
많은 식물들은 이차대사물질(secondary metabolic compounds)을 자신들의 방어수단으로 이용하고 있다

(1) 탄닌 tannin : 참나무, 밤나무, 소나무 등 여러 초목에서 발견되는 물질이다. 초식동물이 이 식물들을 섭식하며 탄닌을 섭취하게 되면 내장의 소화효소들과 결합하여 tannin-enzyme complex를 만들게 된다. 이러한 complex가 형성되면 초식동물은 소화기능을 대부분 잃게 되고, 영양분 섭취가 어려워진다. 특히 곤충 애벌레들의 경우 성장에 문제가 발생하여 사망하게 된다. 실제로 탄닌 농도가 높은 식물일수록 동물들로 부터의 피해 빈도가 낮아지는 것이 관찰되기도 한다. 이러한 탄닌의 효능에 대한 초식동물의 대응도 확인되고 있다 (이를 창과 방패를 서로 더 발달시켜 나간다는 의미에서 공적응 co-adaptation 이라 한다). 많은 곤충들은 내장 점액에 계면활성제(surfactant)를 분비하여 탄닌을 감싸 버리는 효과를 낸다. 이렇게 탄닌이 무기력하게 되어 소화효소가 제 기능을 되찾을 수 있는 것이다.

(2) 카나바닌 L-canavanine (non-protein amino acid toxin) :
아미노산의 일종이지만, 단백질 합성에 참여할 수 없는 아미노산이기 때문에 초식동물에게 해로운 작용을 하는 것이다. 열대지역의 딱정벌레들이 한 콩과식물 종(D. megacarpa)을 섭식하게 되면 성장하지 못하고 죽는 것이 관찰되었다. 이 콩과식물의 말린 씨앗 속의 화학성분을 분석해 본 결과 L-canavanine이 다량으로 (건조씨앗 무게의 13%) 들어 있는 것이 확인되었다. L-canavanine은 구조적으로 알기닌( L-arginine)과 거의 흡사하여, 단백질 합성 시 arginine이 결합되어야 할 부분에 canavanine이 들어가 단백질 합성을 방해하게 된다. L-arginine은 단백질 합성에 필수 아미노산이다. 성장 중의 애벌레는 여러 종류의 단백질이 필요한데 arginine과 경쟁적인 canavanine 섭취로 사망하게 되어 그 콩과식물은 피해를 막아 낼수 있다는 것이다.

(3) amine 류 : serotonin, epinephrine, glutamine 또는 이들로부터 파생된 물질들이다.
여러 피자식물(angiosperms)에서 발견되며 대부부 강한 냄새를 가지거나 종류에 따라서는 환각작용을 일으키는 물질도 있는 것으로 알려져 있다. 오늘날 상용화되어 시판되는 해충(모기, 벼룩, 진드기, 쇠파리 등) 퇴치제(repellent)로 활용되기도 하는 물질이다.  근래에는 척추동물들을 특정 지역에 접근하지 못하도록 할 목적으로 아민류를 많이 연구하고 있기도 한다.

● 곤충의 도움을 받는다

옥수수, 면화 등의 식물은 해충이 자신을 갉아 먹는 것을 알아차리면, 특수한 기체를 방출하여 이웃집 말벌에게 구조요청을 합니다. 그러면 말벌이 달려와 잎을 갉아 먹는 애벌레들을 처단해 주죠. 어떤 식물들은 개미와 공생하면서 다른 해충을 막아냅니다. 식물은 개미에게 살 터와 맛있는 진액을 제공하고 대신 개미는 식물을 보호해주는 것이죠. 또한 개미의 배설물은 식물의 좋은 영양공급원이 되기도 합니다. 어떤 식물은 해충이 침입하면 맛있는 수액을 바깥쪽에 있는 잎에다 더 많이 보낸다고 합니다. 그러면 바깥쪽 잎에 해충들이 많이 모이고, 바깥쪽은 더 잘 보이기 때문에 무당벌레 같은 정의의 기사가 날라와서 악당들을 처치!

● 화학전을 감행한다!

어떤 식물은 딱정벌레가 공격해 오면, 암컷 딱정벌레 냄새와 비슷한 물질을 배출한다고 합니다. 가짜 냄새인줄도 모르고 딱정벌레는 점심식사도 팽개쳐둔 채 암컷의 환상을 쫓아 헤매고 또 헤매고... 담배는 바이러스가 자신에게 침범하면 경보물질을 발산해서 이웃 담배들이 대비하게 만들어 줍니다. 이웃의 담배는 그 신호를 받아서는 금새 면역물질을 만들게 되죠. 양파, 마늘은 가만 놔두면 매운 냄새가 나지 않습니다. 그러나 조금만 상처를 내면 눈물이 좍좍 흐르게 하는 매운 냄새를 내죠. 이것도 양파와 마늘의 자기방어 수단이랍니다.

피톤치드(phytoncide), 송진 같은 물질도 모두 식물이 자신을 지키기 위해 만들어내는 물질들입니다. 특히 소나무 같은 나무들은 다른 식물이 발붙이지 못하게 독한 화학물질을 자꾸 배출하지요. 소나무 숲에 가 보면 마른 솔잎들만 잔뜩 쌓여 있고 다른 식물들은 별로 자라지 않는 광경을 볼 수 있습니다. 그러나 그런 곳에서도 소나무가 최후의 승자는 아니랍니다. 자기가 배출한 화학물질이 자꾸 쌓이고 농축되서 나중에는 소나무 자신이 중독되는 일이 벌어진다고 하니까요! 인생의 아이러니여...
편백나무 숲에서 산림욕을 하는 것은 침엽수에서 많이 배출하는 '피톤치드'라는 정유물질 때문이다. 피톤치드(phytoncide)'는 러시아말로 '다른 식물을 죽이다'라는 뜻이란다. 그럼 제초제? 섬뜩하다. '피톤치드'는 수목들이 각종 병균과 해충 곰팡이들로부터 자신을 보호하기 위하여 끊임없이 뿜어내는 방향성 물질인데, 독소저해물질, 생장촉진물질 등이 함유되어 있다.

천연물도 위험

자연에서 얻을 수 있는 천연물질이 인체와 환경에 안전하다는 인식은 자연의 기본적인 삶의 법칙을 무시한 지극히 잘못된 것이다. 자연에는 정말 다양한 생명체들이 함께 살고 있다. 눈으로 볼 수도 없는 박테리아에서부터 시작해서 수없이 다양한 곰팡이와 식물과 동물이 어우러져 살고 있는 것이 바로 '생태계'이다. 생태계의 구성원들은 모두 서로 기본적인 화학물질을 재활용하면서 살아간다. 곰팡이와 식물은 미생물이 분해시켜 놓은 화학물질을 영양분으로 이용해서 열매를 맺고, 동물은 그 열매를 먹이로 사용해서 살아간다. 동물은 먹이로부터 영양분을 섭취하고 남은 것을 배설하고, 그것이 다시 식물이나 곤충의 귀중한 영양분이 되기도 한다.

생태계를 구성하는 모든 생물은 기본적으로 자신의 생존과 후손의 번성을 위해서 살아간다. 자연계의 생물이 인간을 위해서 유용한 물질을 스스로 제공할 것이라는 생각은 철저하게 잘못된 환상일 뿐이다. 생태계에서 관찰되는 공생(共生)의 지혜는 생물이 다른 생물종을 위해서 기꺼이 희생을 하고 싶어서 만들어진 것이 절대 아니다. 오히려 치열한 약육강식의 생존 법칙 속에서 스스로의 생명과 번식을 위해 노력하는 과정에서 이루어진 일시적인 균형에 불과할 뿐이다. 그래서 한 때 초원과 밀림을 누비던 사자와 호랑이 같은 맹수도 이제는 더 지혜로운 인간의 영향력에 굴복하고 멸종의 길을 걸을 수밖에 없게 된 것이다. 그것이 냉혹한 자연의 현실이다.

생태계를 구성하는 식물의 생존 전략은 정말 무섭다. 곤충이나 짐승처럼 위험을 피해서 몸을 움직일 수도 없는 식물이 생존을 위해서 사용할 수 있는 유일한 수단은 맹독성의 물질을 이용한 '화학전'이다. 그래서 대부분의 식물은 맹독성의 물질을 만들어낸다. 물론 그런 물질을 만드는 데에는 상당한 대가를 지불해야 함에도 불구하고 말이다. 그래서 등산을 할 때에는 정체를 알지 못하는 열매나 버섯을 함부로 먹지 말아야 한다는 선조들의 지혜가 생겨난 것이다. 농경이 일반화되지 못한 미개 사회의 사람들이 다른 지역을 찾아갈 경우에는 반드시 그 지방의 사람들로부터 무엇이 먹을 수 있는 것인가를 배워야만 하는 것도 같은 이유 때문이다.

그러나 식물도 자신의 후손에게 필요한 영양분을 공급하거나, 씨앗을 더 멀리 확산시키기 위해서라면 다른 생물에게 유용할 수도 있는 물질을 만들어 낸다. 우리는 바로 그런 물질을 찾아내서 식용으로 사용하게 되었고, 우리가 집중적으로 재배하는 농작물과 채소와 과일들이 바로 그런 식물들이다. 물론 그런 식물은 흔하지 않기 때문에 '무엇이나 땅에서 자라는 것은 몸에 좋다'는 식의 주장만큼 사실과 다른 것도 찾아보기 어렵다.