/박윤배 경상대 생명과학부 생화학과 교수

인간을 포함한 동물과 우리 주변의 생활환경에서 항상 가까이 있는 식물은 서로 다른 생김새,생활환경 및 습성을 가지고 있지만 삶을 영위하는 데 필요한 기본적인 요소들,즉 환경의 변화에 적응하고,음식물을 섭취하여 영양분으로 분해시켜 에너지를 얻어 성장하고,생식과정을 통하여 번식을 하는 것과 같은 생명체로서의 공통점을 가진다. 그럼에도 불구하고 우리가 쉽게 관찰할 수 있는 대표적인 차이점으로는 식물은 동물과 다르게 자체적으로 이동할 수가 없어 고착생활을 한다는 것과,그 결과 기후를 포함한 다양한 환경의 변화를 몸으로 겪으며 적응해야 하고,무엇보다도 에너지를 얻기 위해 필요한 영양분을 스스로 조달해야 한다는 것이다.

동물과 식물의 차이점은 생명체를 구성하는 최소 기본단위체인 세포수준에서도 관찰되는데,식물세포를 구성하는 세포 내 소기관들 중에는 동물세포에는 없는 세포벽과 엽록체가 있어서 동물과는 다른 식물 생명체로서 기능을 수행할 수 있도록 한다.

예로,동물은 깊은 물에 빠지면 헤엄을 쳐서 나오거나 구출되어 살아남을 수 있지만,그렇지 못하면 익사한다. 동물세포의 경우 세포 속으로 물이 계속 유입되면 세포는 점점 부풀어 올라 결국 풍선이 부풀어 터지듯 세포막이 파괴되어 죽는다. 만약 식물세포가 동물세포와 같다면 갑자기 물이 불어 식물이 물에 잠기면 뿌리를 땅에 박고 고착생활을 하는 식물은 동물처럼 헤엄을 쳐서 그 환경을 벗어날 수 없어 결국 동물처럼 익사해서 죽을 수밖에 없을 것이다. 그러나 식물세포는 세포막 바깥에 갑옷처럼 딱딱한,세포를 보호하는 구조물인 세포벽이라는 세포 내 소기관을 가지고 있어서 이를 극복할 수 있다. 이는 세포 속으로 물이 유입되더라도 세포막이 터지지 않도록 지지하는 역할을 수행하여 식물세포가 파괴되는 것을 막게 하는 것이다. 식물세포가 가지는 세포벽의 견고함은 우리가 나무를 건축자재로 사용하여 건축물의 지지에 이용하는 것에서 찾아 볼 수 있다.

또 하나의 중요한 차이점은 식물세포가 엽록체라는 세포 내 소기관을 가진다는 것이다. 바로 이 엽록체가 식물이 에너지를 얻기 위해 필요한 세포의 에너지 원료인 포도당을 자체적으로 만드는 곳이다. 엽록체는 동물이 대기 중의 산소(O2)를 들이마시고 호흡을 통하여 뱉어내는 이산화탄소(C O2)를 식물이 뿌리에서 흡수한 물(H2O)과 함께 태양에너지를 이용하여 탄소가 하나인 이산화탄소를 탄소가 여섯 개로 된 중합체인 포도당 (C6H12O6 :육탄당:여섯 개의 탄소로 만들어진 당)으로 합성한다. 즉 엽록체의 광합성으로 만들어진 결과물이 포도당인 것이다.

녹말은 식물이 엽록체로 광합성을 해서 생산한 포도당을 필요할 때 사용하기 위해 저장한 형태인데 동물들이 이를 음식물로 섭취하는 것이다. 엽록체를 통한 광합성기작은 대기 중의 이산화탄소의 농도를 낮추는 역할을 수행하는데 탄소고정이란 말로도 표현된다. 따라서 대기 중 이산화탄소 농도의 증가에 의한 지구온난화가 우리의 생활환경을 심각하게 위협하는 가운데 동물과 식물이 공존하는 생태계 내에서 식물생명체의 파괴나 훼손이 부메랑이 되어 결국 우리에게 크나큰 재앙을 끼칠 수 있다는 점을 간과해서는 안 되겠다.

광합성이 식물뿐만이 아니라 인간을 포함한 동물에게 매우 중요한 또 다른 점은 식물세포의 광합성 과정에서 부산물로 만들어 지는 것이 동물에게 필요한 산소이며,동물에게 제공된 산소는 호흡을 통하여 세포의 미토콘드리아에 공급되어 에너지원인 포도당을 산화시켜 세포에 필요한 에너지를 만드는 데 사용된다. 따라서 지구상에 나타난 생명체는 분명히 식물이 먼저이고,식물이 생산한 산소를 호흡하는 동물은 진화의 단계에서 식물 다음에 지구에 나타났음을 짐작할 수 있다. 따라서 식물이 광합성의 산물로 만들어 내는 산소는 동물의 산소호흡에 사용되고,동물의 호흡의 산물인 이산화탄소는 식물의 광합성에 사용되는 우리 생명체가 살아가는 생태계의 순환은 완벽한 재활용의 사이클을 유지할 수 있도록 하는 원동력인 것이다.

동물과 식물이 함께하는 우리의 생태계에서 식물의 광합성을 통한 생명체의 평화스럽고 조화로운 생태계의 순환을 파괴하는 것은 무엇일까? 식물일까,동물일까? 동물 중에는 자동차를 타고 다니며 매연을 내뿜고,아마존 정글을 개간하여 산림을 초토화시키고,강과 바다를 산업폐기물과 생활쓰레기로 오염시키는 인간이 포함되어 있다.