희귀 식물이 사람처럼 스트레스를 받는다는 과학적 증거

식물은 감정이 없다고 여겨져 왔다. 움직이지 않고, 소리를 내지도 않으며, 사람처럼 표정을 바꾸는 것도 아니다.
하지만 최근 과학계는 식물이 외부 자극에 대해 복잡하고 정교한 방식으로 반응한다는 사실을 속속 밝혀내고 있다.
심지어 식물은 마치 사람처럼 스트레스를 받고, 이를 전기 신호, 호르몬, 화학물질 등을 통해 몸 전체로 전달하며 생존 전략을 조정한다.

 

특히, 외부 환경이 극단적으로 변화하거나 수분, 빛, 온도, 병해충 등의 위협에 직면할 경우 식물은 생장과 에너지 소비를 멈추고, 방어 기제를 가동하는 스트레스 반응을 나타낸다.
이는 희귀 식물에서 더 두드러지게 관찰되는데, 희귀 식물들은 제한된 서식지에서 살아남기 위해 이러한 반응을 더욱 민감하고 체계적으로 발전시켜왔기 때문이다.

이번 글에서는 식물이 사람처럼 스트레스를 받는다는 과학적 근거를 유전자, 생리 반응, 신호 전달체계, 실험 사례를 중심으로 정리하고, 희귀 식물의 보전과 관련된 중요한 시사점을 함께 살펴본다.

 

 

희귀 식물도 스트레스를 느낀다: 전기 신호로 전달되는 반응

식물은 신경계가 없다. 하지만 식물 세포 간에는 전기적 신호 시스템이 존재한다.
2019년 스위스 취리히 대학의 식물생리학 연구팀은 상처를 입은 잎에서 시작된 전기 신호가 줄기와 뿌리까지 전달되며 다른 기관의 생리 반응을 유도한다는 사실을 밝혔다.

 

이때 전기 신호는 칼슘 이온의 이동과 함께 발생하며 글루타메이트라 불리는 신경전달물질 유사 화합물의 역할이 핵심이다.
이는 사람의 신경세포에서 전달되는 방식과 유사하여 학계에서는 이를 식물의 ‘스트레스 전달 경로’로 명명했다.

희귀 식물의 경우, 이러한 신호 전달 체계가 더 세밀하게 작동하는 경향이 있다.

 

예를 들어, 극지방 식물이나 고산지대 희귀 식물은 기온 변화, 일조량 부족 등 스트레스 요인을 정확히 감지하고 즉각적으로 생장 조절, 기공 닫기, 유해물질 생산 등 방어 반응을 시작한다.

식물 스트레스 반응과 사람의 스트레스 반응 비교

구분	사람의 스트레스 반응	식물의 스트레스 반응
감지 시스템	중추신경계와 감각기관	수용체 단백질, 이온 채널
신호 전달	호르몬(코르티솔, 아드레날린)	칼슘 이온, 전기 신호, 식물 호르몬(ABA 등)
대표 반응	심박 상승, 땀 분비, 집중력 저하	기공 폐쇄, 생장 억제, 잎 탈락
회복 메커니즘	수면, 휴식, 엔돌핀 분비	스트레스 유전자 비활성화, 세포 회복 과정 유도

 

 

 

유전자 수준에서 확인된 희귀 식물 스트레스 반응

식물이 스트레스를 인식하고 반응하는 과정은 유전자 수준에서도 확인된다.
특정 유전자들이 활성화되며, 생화학적 경로를 통해 대응 전략이 가동된다.
대표적인 스트레스 유도 유전자는 DREB, WRKY, NAC 계열이며, 이 유전자들은 가뭄, 염분, 고온, 병원균 감염 등 다양한 자극에 반응한다.

 

2006년 미국 USDA는 모래토양에서 생존하는 희귀 식물인 Atriplex canescens를 대상으로 스트레스 유전자 발현을 비교한 실험에서 극한 환경 노출 시 해당 유전자들의 발현량이 최대 17배 이상 증가함을 확인했다.
또한 이 식물은 잎의 기공 밀도 감소, 항산화 효소 활성 증가 등 구조적·생화학적 변화도 함께 나타냈다.

이는 희귀 식물이 열악한 환경에서 생존하기 위해 보다 적극적으로 스트레스에 대응하고 유전적으로 방어 메커니즘을 발달시켰다는 중요한 근거다.

 

 

음파 감지 실험: 스트레스를 소리로 표현하는 식물

2020년 텔아비브 대학교 연구팀은 식물이 스트레스를 받으면 인간이 들을 수 없는 초음파를 방출한다는 실험 결과를 발표했다.
실험에서는 토마토, 담배, 옥수수 등이 가뭄이나 물리적 상처를 입을 때 20~100kHz 범위의 고주파 소리를 낸다는 사실이 확인되었다. 특이한 점은 식물이 받는 스트레스의 종류에 따라 음파의 패턴과 빈도, 지속 시간이 다르다는 것이다.

 

이는 식물이 단순한 기계적 자극 반응이 아니라 상황별로 차별화된 스트레스 신호를 생성하고 있다는 점을 시사한다.

연구자들은 이러한 현상이 식물 간 의사소통 또는 수분 매개 곤충, 포식자에게 경고 신호를 보내는 방식일 수 있다고 보았다.
이는 마치 동물이 위협 상황에서 경고음을 내거나 화학적 방출을 하는 것과 유사하며 희귀 식물 중에도 고산지대 종들은 이러한 스트레스 음파 생성 경향이 더 뚜렷하다는 보고도 있다.

 

 

희귀 식물의 보전과 스트레스 반응 연구의 접점

식물이 스트레스를 받는다는 사실은 희귀 식물 보전 전략에 매우 실질적인 영향을 미친다.
희귀 식물은 일반적으로 환경 변화에 취약하며 인공 증식 과정에서도 높은 스트레스를 경험한다.
이 과정에서 잘못된 조명, 토양, 습도 조건은 식물체의 생리 균형을 깨뜨리고, 생존률을 크게 떨어뜨릴 수 있다.

 

최근에는 인공 재배 시 스트레스 유전자 발현량 측정을 통해 희귀 식물의 최적 생육 조건을 찾는 접근법이 확산되고 있다.
예를 들어, 한반도 희귀 자생종인 석곡(Dendrobium moniliforme)에 대해 온도별 ABA 농도 및 WRKY 유전자 발현 차이를 분석한 결과, 섭씨 24도에서 스트레스 지표가 가장 낮았고, 생육 속도도 가장 높게 나타났다.

이러한 연구는 보전뿐 아니라, 기후변화 적응형 재배 기술 개발, 희귀 식물 유전자원의 산업적 활용 가능성 확대 등 다양한 분야로 연결되고 있다.

 

 

결론: 식물도 고통을 기억한다

식물은 말이 없지만, 다양한 방식으로 주변 세계를 감지하고 반응한다.

특히 희귀 식물은 그 민감성과 적응력이 극대화되어 있어 스트레스 반응 연구에서 매우 중요한 생물학적 모델이 된다.

식물이 스트레스를 받고, 이를 이겨내는 과정을 이해하는 것은 단순한 식물학적 호기심을 넘어서 기후 위기 시대에 생명의 존속을 위한 필수 지식이자 희귀 식물을 보전하고, 더 깊이 이해하기 위한 출발점이기도 하다.