Search Results for 'Science/Rule of nature'


12 POSTS

  1. 2010/06/13 저건 GMO탓이 아니라고!! orz by 단순한생각 (6)
  2. 2009/06/14 과연 농약을 사용하지 않은 밀은 안전할까? by 단순한생각 (6)
  3. 2009/06/10 H1N1의 현재 상황 by 단순한생각 (4)
  4. 2009/05/18 생물 분류가 힘든 이유 by 단순한생각 (6)
  5. 2009/05/17 생물계의 기본 분류 by 단순한생각
  6. 2009/02/19 개론적 수준에서 본 고추의 기원 by 단순한생각
  7. 2008/10/30 거문도 고양이문제, 중성화후 방생은 답이 될 수 없다. by 단순한생각 (6)
  8. 2008/09/10 채소의 질산염 흡수 문제. by 단순한생각 (6)
  9. 2008/05/20 트리티케일의 육종 (Breeding of the Triticale) by 단순한생각 (6)
  10. 2008/03/23 Coconut Cadang-Cadang disease by 단순한생각 (4)
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저건 GMO탓이 아니라고!! orz

슈퍼잡초 기승... 미 GMO농장 쑥대밭 (Click!)

뭐, 사실 라운드업이 참 좋은 제초제이기는 합니다만, 저거가지고 수퍼잡초 운운하면서 하는 언론도 참 문제죠. (물론 상대하기는 참 힘든 경우입니다. 츄릅)

이건 미생물학에서도 유사한 부분을 언급하고, 실제로 병원에서 처방을 할때에도 많이 신경을 쓰는 부분이지만 항생제나 살충제, 제초제등은 작용 기작에 따라서 상당히 사용에 유의를 두어야 하는 부분입니다. 그러니까 몬산토가 지들 무덤을 판 것이기도 하죠.(...)

특히 과거처럼 Paraquat같은, 내성기작이 나오기 힘든(대신 그만큼 동식물 안가리고 확실하게 골로 보내는 -_-;;) 제초제를 대량으로 남용할 수 없는 환경이 된 상황에서, 사용할 수 있는 제초제는 극히 제한되어지면서 저런 문제는 무척 민감해집니다. GMO에 의해 내성을 부여하고, 대량으로 사용하는게 그렇게 쉬운것이 아니라는 말이기도 하죠.

그 원인이 무엇이냐. 라고 간단히 설명하자면, 한 제초제만 너무 주구장창 사용한것이 원인입니다. 몬산토제 제초제 저항성 GMO의 경우 Glyposate, 상표명 라운드업에 저항성을 가지게 되는데, 이게 참 좋아요. 환경에 피해도 적으면서 식물만 싹 죽이는데 Glyposate저항성 유전자를 가진 놈들은 살아남죠. 당연히 저 유전자를 가진 식물을 키우면 다른거 신경쓸 필요 없이 원하는 놈만 키우는건 일도 아녜요.

...문제는, 한 종류의 제초제를 수년간 반복해서 사용하다보면 그에 걸맞는 저항성을 가지는 잡초들이 생겨납니다. 실제로 그 때문에 농업 연구기관에서 하는 일 중 하나가 제한된 수의 제초제를 가지고(비단 제초제뿐만 아니라 모든 농약은 다 포함되지만 -_-), 어떻게 순서를 돌려가면서 막아내며, 저항성 유전자를 빨리 소멸시키느냐(A라는 제초제에 저항성을 가져도,  B라는 제초제를 처방하여 죽이면 이 유전자는 후대로 전해지지 않죠?)하는데 상당한 연구를 합니다.

저렇게 하지 않았으니, Glyposate에 저항성을 가지는 잡초가 나타는건 순식간의 일이고, 설사 다른 제초제롤 사용한다 할 지라도 한종류의 제초제가 줄었으니 이른바 돌려막기는 그만큼 힘들어집니다, 그러다 어느 하나가 실패하면? 점점 더 진정한 의미의 수퍼잡초에 가까워지는거죠.

한마디로 저렇게 유전자풀이 변할때까지 한종류만 주구장창 쓴 인간이 바보 멍청이 해삼 말미잘이지, GMO를 만든 인간이 인간이 바보 멍청이 해삼 말미잘은 아니란 말입니다. orz

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과연 농약을 사용하지 않은 밀은 안전할까?

슈타인호프님 블로그에서 트랙백(Click!)

밀과 같은 화본과 작물에서 주로 발생하는 식물병중에는 붉은곰팡이병(Scab)이 있습니다. 이 병이 왜 중요하느냐? 하면 바로 사람에게 치명적이기 때문입니다.

원인균은 자낭균에 속하는 Gibberella zeae인데, 이 균이 발생하는 독소는 Deoxynivalenol , Nivalenol, Zearalenone 이 세종으로 알려있습니다. 이 가운데 Deoxynivalenol은 Vomitoxin라고 하시면 이해하실분이 좀 더 많으실듯 합니다. 네, 중추신경계를 자극하는 대표적 독소중 하나죠. -_-;

그리고 Zearalenone같은 경우에는 열안정성을 지니고 있으며, 다량 섭취할 경우 불임과 유산을 유발하는 독소이기도 합니다. 단기적으로나, 장기적으로나 섭취하면 이래저래 곤란한 족속들이죠.

그런데 이 Gibberella는 꽤나 광범위하게 퍼져있습니다. 전 세계적으로 분포하고 있고, 기주식물도 광범위합니다. 심지어 저 병이 심한 지역의 경우 아예 재배를 포기하는 경우도 있습니다.

만약 그걸 무시하고 재배하면? 낱알에 맥각이 생깁니다. 맥각에 오염된 낱알은 한알만 먹어도 치명적이죠. 중추신경계에 마비증상이 오기도 하고, 유산을 유발하기도 하는데 치명적이지 않는게 더 이상한겁니다. -_-;;

딱히 예방방법이 많은것도 아니고, Gibberella zeae의 천적이 발견되어 있는것도 아닙니다. 만약 농약을 살포하지 않는다면, 유일한 해결방법은 저항성 품종을 재배하는것뿐이고, Scab에 저항성품종은 아이러니하게도 곡물 생산량이 적은편이어서 널리 재배되지 못하고 있습니다.(...)

물론, 재배시기가 건조하면 Scab의 발병률이 낮은것은 사실이나, 그 발병을 근본적으로 차단할 수는 없습니다. 그리고 가장 중요한것은 이미 우리나라에서 최소 두차례의 대 발병 사례가 존재하고, 그 가운데 한번은 90년대 후반의 이야기라는 점이지요.

농약을 사용하지 않는다는 것은 절대 쉬운일이 아닙니다. -_-

p.s 이거말고도 병은 많습니다만, 인체에 직접적인 주는 병만 한번 이야기해봤습니다.
시험 다 끝나지도 않은상황에서 1년전에 배웠던 과목 복습하고 싶진 않네요... -_-;;

Posted by 단순한생각

Tag
Scab, 붉은곰팡이병
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H1N1의 현재 상황

감염자 26,563명
사망자 140명

치사율 0.52%

...5대양 6대주에 다 전염된걸 보면 대단하긴 한데, 과연 Pandemic을 선언할만큼 위협적인가. 에 대해서는 의문을 가져야 하지 않을까나.

그나마 사망자의 분포를 본다면 의료체계가 사실상 붕괴된 멕시코에 집중되어 있고, 그 외의 지역에서는 기존 독감과 비슷한 처방으로 해결 가능한데 자칫하면 혼란상황을 가중시킬수 있다는 것 역시 고려해야 하지 않을까?

아직도 SARS와 Spnish Flu의 공포가 남아있는게 분명하긴 하지만... 이건 좀 너무하지 않나 싶다. 물론 그렇다고 방치하는게 아싸리 좋다는건 아니지만. -_-

+ 지금 한국사회에서는 A형간염이 더 문제일텐데. 백신 수급이 못따라가는건 거의 Pandemic급의 사태인듯. 사실 이것도 과로+과음하는 문화만 없애도 그 피해가 적을텐데. -_-

Posted by 단순한생각

Tag
Pandemic, 판데믹
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생물 분류가 힘든 이유

사실 이건 분류학이 왜 힘든가. 에 대한 논란입니다만 -_-;;
지난 수십년간 기존의 최상위 분류인 "도메인"과 "계" 분류부터가 계속 바뀌었기 때문입니다.

1735년 린네의 2계 분류
식물 (Vegatabila)과 동물(Animalia)
=> 세균과 고세균은 전혀 다루지 않고, 균류는 식물의 범주에 해당되었습니다.

1866년 헤켈의 3계 분류
원생생물(Protista), 식물(Plantae), 동물
=> 이때 드디어 미생물이 생물 분류의 범주에 들어가기 시작했습니다.

1937년 채튼의 2계 분류
원핵생물(Prokaryota), 진핵생물(Eukaryota)
=> "그나마" 형태학적인 분류가 제대로 이루어지기 시작합니다. 어찌보면 현재도 이러한 분류법은 어느정도 유효하다고 볼 수 있습니다(여기서는 계로 분류를 하였지만, 결국 도메인의 분류로 이루어지니까요). 특히 미생물중에서 박테리아와 진핵 원생생물이 분리가 되었다는데 의의를 둬야 할듯 합니다.

1956년 코플랜드의 4계 분류
모네라(Monera), 원생생물(Protista), 식물, 동물
=> 코플랜드에 의한 4계 분류법에서 가장 큰 의의라고 볼 수 있는것은 식물의 영역에 속해있던 진균류가 원생생물로 편입이 되었다는 부분입니다. 사실 광합성을 하지 않고, 운동성도 없는 진균류가 식물과 동물 둘 중 어느 한쪽을 강요받을수는 없죠.

그런의미에서, 교과서에서 식물과 동물의 구별을 강요하는 한국의 교육 현실이란...
(요새는 어떤지 모르겠습니다만 전 저걸 강요받은세대여서 말이죠... -_-)

1969년 위태커의 5계 분류
모네라, 원생생물, 균류(Fungi), 식물, 동물
=> 여기에서는 아예 균류를 별도로 분리하기에 이릅니다. 사실 균류가 원생생물로 넣기에는 오류가 상당수 존재합니다. 포자를 빼고는 이동성이 거의 없으며, 다세포 생물이라는 점이 분류에서는 걸림돌이 됩니다. 그러한 부분을 보완한것이죠.

1977년 우스의 6계 분류
세균(Eubacteria), 고세균(Archaeabacteria), 원생생물, 균류, 식물, 동물
=> 드디어 올것이 왔습니다. 분자생물학의 힘이 본격적으로 영향을 미친 분류법이죠.
사실 모네라계를 세균과 고세균으로 분리를 한것은 기존의 형태학적 분류법을 벗어난 시발점으로 볼 수 있습니다.

형태학적으로 보자면 고세균은 세균과 큰 차이가 없지만, 세포벽의 구성물질, 히스톤의 존재여부, 번역개시 tRNA, 전사인자와 프로머터등에 의한 분류를 볼 때 고세균은 세균과 확연히 구별되며, 특히 유전학적으로 볼때에는 진핵생물과 유사한 부분이 많다는 점이 알려지게 됩니다. 이리되니 기존의 분류학이 한번 뒤엎어질수밖에 없지요.

하지만 이 방법도 한계에 도달하게 됩니다.

1990년 우스의 3도메인 분류
세균(Bacteria), 고세균(Archaea), 진핵생물(Eukarya)
=> 새로운 종이 계속해서 등장하고, 분자생물학의 발전에 힘입어 훨씬 더 자세한 종의 분화가 가능할것으로 예측되었습니다...만 그것은 착각이었죠.

이 대표적 예라 할 수 있는건 현재 난균강에 속하는 Oomycetes입니다. 기존의 6계분류에서 Oomycetes는 균류에 속해있었습니다. 하지만 18S rRNA에 의한 유연관계에 의하면 규조류, 갈조류와 가까운 사이라는것이 알려졌죠. 한국에서는 Chromista로 분류한다 가르치는데, 사실 이것도 최근 연구 결과와는 다릅니다. 어떤 문헌에서는 Stramenoliles로 분류하기도 하니까요. 쿨럭

더군다나, 이러한 분류방식이 항상 일치하는것은 아닙니다. 세포의 유전자와 단백질에 근거한 계통분류법은 18S rRNA와 완전히 다른 구성을 보여줍니다. 특히나 Microsporidia같은 경우에는 18S rRNA에서는 거의 독자적인 계통으로 분류되지만, 유전자와 단백질에 근거한 계통분류법에서는 Fungi와 유사성을 가지게 됩니다.

이러한 문제점이 상당히 크기때문에, 기존의 6계 분류법은 폐지가 되게 되고, 그 대안으로 떠오른것이 바로 3도메인 분류라고 할 수 있습니다. 그리고 여기에서도 진핵생물을 어떻게 묶을것인가. 에 대해서는 여러가지 말이 많다고 볼 수 있습니다.

사실 진핵생물의 분류에 대해서도 자세히 들어가보고 싶지만, SSU에 의한 분류를 강하게 밀어붙이는 쪽의 소스와 유전자와 단백질에 근거한 분류를 강하게 밀어붙이는 쪽의 차이가 너무 극명하여 어느쪽 편을 들어야할지 모르겠습니다.

한큐에 두세개의 분류가 사라졌다 없어졌다하니, 그저 식물분류학 개론정도만 배운 늅늅은 축복받았다고 생각해야죠 뭐.(...)

p.s 졸업평가하는 날에, 평가와 전혀 관련없는 분야에 대해 포스팅하는 뻘짓을 할줄은... ㄱ-

Posted by 단순한생각

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생물계의 기본 분류

사용자 삽입 이미지

사실 이것도 100%정확하다고는 보장 못하지만 그래도... -_-

생물계를 분류하는 가장 기본 틀은 다음과 같습니다.

1) 박테리아 (Bacteria)
2) 고세균 (Archaea)
3) 진핵생물 (Eucaryota)

사실 기존의 동물(Animal)-식물(Plant)분류법은 린네 시절에 나누던 방법이지요(....)
원생생물-동물-식물 분류가 그 뒤에 나왔지만, 부족한 부분이 많고 분자생물학과 유전학의 힘을 빌어 나눈것이 바로 현재의 분류라 할 수 있습니다.

하지만 분류학이라는것이 무지 난해한만큼, 현재의 기본 분류역시 바뀔 공산이 큽니다.
식물이라던가 Fungi의 경우에는 아직도 제 위치를 못잡은 아덜이 참 많기도 하구요.

...뭐 여전히 동물-식물로 시험을 치루는 고등어들을 보면 좀 깝깝하긴 합니다.

Posted by 단순한생각

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개론적 수준에서 본 고추의 기원

고추 원산지 논란, 직접 찾아서 읽어 봤습니다. (Click!)

사실 L모양에게서 메신저로 뜬금없는 소리(?)를 들었을때 좀 당황했습니다만, JQ 180(?!)답게 이런건 금방 생각을 해내는군요. -_-;;

병리학적으로, Virus의 기주가 되는 식물은 어떠한 공통점을 갖기 마련입니다. 이는 종특이성인 경우가 대부분이지만, 어떤 지역에서 기원을 했느냐. 에 따라서 같은 지역에 서식하는 식물을 공통의 기주로 삼는 바이러스가 생기는 경우 또한 존재합니다.

Geroge N. Agrios의 Plant Pathology 5판을 참고하면 다음과 같은 내용을 볼 수 있습니다.

There are two closely related viruses of economic importance in the genus : Tobacco mosaic virus, which infects tobacco and many other, mostly solanaceous, host, and Tomato mosaic virus, which infects tomato.
Pepper green mottle virus and odontoglossum ring spot virus of orchild are also commercially important.
(page. 758)

Rigid Rod-shaped ss-RNA Viruses에 속하는 종 중에 경제적으로 큰 피해를 입히는 바이러스는 담배모자이크 바이러스, 토마토 모자이크 바이러스, PGMV, 그리고 ORSV가 있습니다. 그 가운데 가장 유명한 것은 역시 TVM인데, 이 TVM의 종특이성은 매우 재미있죠.

기본적으로 담배(Nicotiana tabacum)에서 그 근원을 찾을수도 있지만, 토마토(Lycopersicon esculentum)와 감자(Solanum tuberosum) 고추(Capsicum annuum L)에도 감염을 일으킵니다. 물론 같은 가지과에 속하긴 합니다만(...), 품종에 따라서도 감염성이 차이가 큰 Virus에서도 특히 TVM은 넓은 기주범위를 자랑한다고 할 수 있습니다. 그 탓에 실험에도 자주 애용되기도 하지요.

또한 연관성이 깊은 ORSV의 경우는 난초류에 많이 피해를 입힙니다만, 원래 기주식물로 삼던 Odontoglossum역시 남아메리카를 원산지로 합니다. 남아메리카 지역에 서식하는 난초류를 일컫는 학명이니까요. (물론 전 난초에 대해 잘 모릅니다. -_-)

또한 유전성 연관도가 어느정도 있는 구조를 지닌 Pomovirus는 남아메리카가 원산인 감자를, Peluvirus는 남아메리카가 원산지인 땅콩을 기주로 삼습니다. 물론 같은 계열에 속하는 furovirus나 hordeivirus의 경우에는 각각 사탕무나 보리를 기주로 삼기 때문에 연관성이 떨어집니다. 이들의 기원은 유럽지역으로 봐야 하거거든요.(...)

사실 현재 알려진 고추의 기원은 바빌로프의 유전자 다원설에 그 근거를 가지고 있습니다. 이 다원설에 의하면, 주원산지. 그러니까 종이 맨 처음 분화된 지역에서는 우성형질이 강하고, 종이 다른곳으로 자리를 옮겨 그 지역에 특화를 한 경우에는 열성형질이 강하게 나타나는 특성을 보인다고 하죠.

이에 대해서는 약간의 유전학적 조사가 더 필요할듯 합니다만, 문헌들을 보면 이런 유전자 다원설과도 맞아떨어진다고 알려져 있으니, 레퍼런스를 제시할 수 없어서 그렇지, 꽤나 신빙성이 있다고 보여집니다. 더군다나 가지과의 분화가 가장 활발한곳은 남아메리카 지역, 그러니까 고추의 원산지로 알려진 지역이지요. :)

여튼 말이 좀 샌거 같은데, 유전학적이나 분류학적, 그리고 식물병리적 측면에서 고추의 기원이 아시아 지역일 가능성은 많이 낮다고 보여집니다. :)

주) Pepper green은 여기에서 고추를 가리킵니다. 후추를 가리키는게 아녜요!!

Posted by 단순한생각

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거문도 고양이문제, 중성화후 방생은 답이 될 수 없다.

자그니님의 글에서 트랙백(Click)합니다.
사실은 원 글에 대해서 쓰려고 했는데, 타이밍을 놓쳤군요. -_-;;

사실 거문도 고양이 문제는 "고양이의 개체수"가 문제가 되는것이 아닙니다. 여기에 계속 포인트를 두게 되면 결과적으로 더 큰 숲을 놓치게 되는겁니다. 가장 중요한 부분은, 고양이가 개체수를 유지하는 과정에서 생기는 편해작용(amensalism)을 봐야 합니다.

편해작용이란, 어느 한쪽이 일방적으로 가해를 하는 경우를 일컫습니다. 고양이와 거문도의 여타 동물과의 관계 역시 대부분이 편해관계이고, 이 경우 고양이의 현재 개체수와 편해작용의 영향을 받는 타 동물의 개체수는 비례관계에 놓이게 됩니다. 많은 고양이가 살아있을수록 많은 동물들이 해를 입는다는 말이지요. 이정도는 상식적이라 할 수 있습니다. -_-);;

그리고, 여기에는 고양이의 독특한 생태도 한 몫을 합니다. 본래 식육목은 생태학적의 생존적응전략에서 상위에 속하는 만큼, 번식력이 썩 좋다고는 말 못합니다. Felis를 제외하고는 대부분 번식능력에 한계가 있고, 폭발적인 개체증가가 자연적으로 억제가 되죠. 하지만 Felis는 몸의 크기가 작아지고, 수명이 줄어든대신 강한 이주성과 번식력을 가지게 되었습니다. 물론 생태계에서 최상위계층으로 올라가지는 못하지만, 차상위계층에는 존재할법한 종이 된 것이지요.

문제는, 거문도나 한반도나 현재 Felis를 억제할만한 상위 개체가 존재하지 않습니다. 이러한 문제는 멧돼지에서도 동일하며, 우수한 번식력을 바탕으로 하위생태계를 싹쓸어 버리는 문제덩어리라고 할 수 있습니다. 이러한 상황은 결국 하위 생태계의 절멸을 불어일으킵니다.

특히나, 거문도와 같이 다수의 육상생물이 K형전략을 바탕으로 안정적인 생태 트리를 탈 경우, 외부에서 이주해온 R형 전략생물군은 높은 생산성을 바탕으로 K형 전략군을 흔들게 됩니다. 이것이 현재 거문도내 고양이의 위치입니다.

거문도에서 서식하는 흑비둘기는 1년에 1회만, 그것도 단 하나의 알만으로 번식합니다. 만약 흑비둘기보다 상위에 존재하는 고양이의 번식속도가 저것보다 빠르고, 그 수도 많다면 흑비둘기의 멸종은 몇년 남지 않았다고 할 수 있습니다. 그리고 아시다시피, 고양이의 번식속도는 연 2회도 충분히 가능하며, 한번 번식할때마다 최소 4마리 이상의 새끼를 거느리게 됩니다. 이는 거문도 특유의 꿩에도 해당되는 부분으로써, 1년에 한번만 번식한다는데에서 이미 상위생태계인 고양이에게 밀린다는 점입니다.

더군다나, 이들 흑비둘기나 꿩, 그 외 고양이가 먹이로 삼을법한 동물들의 개체감소가 고양이의 억제요인이 되질 못합니다. 바로 거문도의 주민들이 지속적으로 쓰레기를 배출할것이며, 그 쓰레기에 어떤 형태로든 음식물이 포함되어 있고, 고양이가 계속 습격한다면 고양이는 하위 생태계가 절멸한다 할 지라도 살아남을수 있습니다. 이미 여기에 커다란 오류가 존재하게 되는것입니다. 결국 인간에 의해, 고양이의 환경적재역량은 흑비둘기나 꿩등의 환경적재역량을 가볍게 넘어가 버린다는 것입니다.
(사실 인간이 60억이 넘는 개체군을 형성할수 있는 이유 역시, 생태계외에서 이루어지는 끊임없는 에너지 공급때문입니다. 이런면에서 고양이 역시 인간과 별 다를바 없다는 것이지요.)

이러한 상황에서 중성화 후 방사는 별 의미가 되지 못합니다. 한달안에 수백마리의 고양이를 중성화 하여 방사한다 할 지라도, 남은 수백마리는 다시 번식할 것이고 2~3년뒤 이들 중성화 고양이의 수명이 다 하게 되면 그 자리는 중성화하지 않은 고양이가 다시 차지하게 됩니다. 결국 하위 생태계에 가해지는 저해요소는 과거와 크게 다를바 없어지게 됩니다. 그저 그 "저해요소가 증가하지 않을뿐"이지요.

생태계의 회복이란, 이러한 저해요소를 생태계가 허락하는 수준까지 낮추는 것을 일컫습니다. 과연 생태계가 허락할 수 있는 회복력이라면, 흑비둘기와 꿩들의 개체수가 감소하느냐. 라는 문제에 답을 할 수 있는 논리를 먼저 만들어 내야 할 것입니다. 거기다가, 고양이 특유의 습성 역시 감안해야 합니다.
(이 글은 슈타인호프님의 글에 이해하기 쉽게 설명되어있으니 그쪽을 참고해주시면 감사하겠습니다)

결국, 거문도의 생태계 회복을 위해서는 고양이에 대한 적극적인 억제정책을 펼쳐야 하며, 생포한 고양이에 대한 처분방법이 그다지 폭넓지 못한 이상, 남은 방법은 살처분밖에 없다고 봅니다. 또한, 살처분을 한다 할 지라도 이미 거문도에 터를 잡은 고양이의 수를 제로로 만드는것은 사실상 불가능이라고 봐야하구요. 물론 진짜 이잡듯이 사냥한다면 가능성은 존재합니다만.

차라리 거문도에 쥐를 잡기 위해 고양이가 아닌 맹금류가 옮겨졌으면 어떤 결과를 가져왔을까. 하는 생각이 듭니다. 그쪽이 생태계에 미치는 파급효과는 고양이보다 훨씬 적기 때문이지요. 모든것은 다 인간의 어리석함과 자만감, 그리고 편견때문에 생긴 일이기도 하구요.

p.s 중성화된 동물을 풀어서 새로운 개체의 유입을 막는 방법은 개체수가 일정 이하인 개방적 생태계에나 유효하지, 거문도와 같이 폐쇄적인 생태계에는 절대 유효하지 않습니다. 개체가 늘어나서 더이상 갈곳 없는데 어디로 가겠습니까? 죽지 않으려면 당연히 생태학적으로 약간이라도 여유있는 곳으로 가는것이 기본 원리입니다. 설사 개방적 생태계라 할 지라도 유입하고자 하는 개체가 과도하게 많으면 결국은 통하지 않게 되는 방법일뿐입니다.

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채소의 질산염 흡수 문제.

어부님 블로그에 남긴 댓글을 이유로 하야 포스팅합니다.

사실 지금 있는 실험실과는 직접적인 상관이 없고, 향후에도 전공으로 택할 가능성이 좀 낮은 분야인 Plant Physiology, 그리고 맨날 모른다고 깨지는 Soil Enviroment분야를 정리하려니 머리가 좀 아픕니다.(...빌어먹을 실험통계분석학만 하더라도 머리아픈데. 아흑. OTL)

많은분들이 아시다시피(?) 단백질의 합성에는 NH4+가 필요합니다. 그런데 일반적인 토양조건에서는 NH4+가 다수 존재하질 못합니다. 이는 화학적 문제가 아닌 생물학적 문제로, Nitrosomonas에 의해서 NH4+는 NO2-로 바뀌고, NO2-는 Nitrobactor에 의해서 NO3-로 바뀝니다. 그리고 NO3-는 일련의 과정(...기억이 안납니다. OTL)을 거쳐서 N2로 바뀌어 대기중으로 휘산됩니다. 사실 이 문제에 대해서 할 말이 많지만 여기서는 잠시 묻어두도록 하죠.(...)

사실 NO2-나 NO3-는 토양조건하에서 그다지 매력적인 요소는 아닙니다. NH4+와는 달리, 토양 입자와의 전기적 반발력으로 인해 쉽게 용탈이 일어나는 문제점때문입니다. 하지만 극히 예외적인 혐기조건(바로 논토양입니다 -_-)을 제외하고선 매력적이라 할 수 있는 NH4+형태로 존재할 수 없습니다. 많은 채소가 NO3-를 단백질의 근원으로 택하는 이유가 여기에 있다 할 수 있습니다.

또한, NO3-는 한가지 매력이 있습니다. 바로 생리적인 면에서 NH4+보다 합성적인 면에서 이익이 많다는 것인데요, 이는 엽록체에서 일어나는 일련의 반응으로 설명이 가능합니다.

일단 잘 기억 안나는 간단한 반응(소량의 ATP를 소비합니다)으로 NO3-는 NO2-로 전환.
NO2- + 6Fd(red) + 8H+ + 6e- -> NH4+ + 6 Fd(ox) + 2H2O

광합성은(간단히 줄이자면) 이산화탄소와 물을 바탕으로 하여 포도당을 합성하는 과정이고, 그 과정에서 무시못할 양의 H+가 발생됩니다. 이 H+는 크게 두가지 방법으로 처리를 하는데, 하나는 화학적인 구배를 통해 액포(Vacuole)에 저장하는 방법이고, 뿌리에서는 Cation을 흡수할때 전자적 평형을 위해 배출하는 이온으로 선택하는것으로 알려져 있습니다. Anion형태를 흡수하는것은 여기에서 장점으로 작용합니다. (자세히 설명할 자신 없는 화학적 내용은 패스합니다. 사실 수업들은지 오래되서 기억이 안나요 -_-;)

문제는 NH4+형태로 흡수했을 경우입니다. 짝염기로 가장 많이 사용되는 OH-의 경우 세포내에서 화학적 평형을 위해 거의 전량을 사용하고 있습니다. 합성이 불가능한건 아니지만, 상당한 에너지 손실을 감안해야하는 문제가 있죠. 또한 단백질을 합성하는 과정에서 잉여 H+를 만들기 때문에, 화학적 평형에 있어서 불안한 요소가 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 ATP를 소비하면서(!!) 잉여 H+를 배출해야만 하죠. 당연히 배출이 가능한 곳은 근권으로 제한되기 때문에, 식물의 극히 일부 기관에서만 가능한 방법이라 할 수 있습니다.

물론 NO3-를 기원으로 하는 경우에도 NH4+로 전환된 다음 단백질을 형성하지만, NO3-는 이미 8배수에 달하는 H+를 소비하기 때문에, 결과론적으로는 잉여 H+를 배출할 필요성까지 생기질 않습니다. 이런 장점 때문에 잎에서 이루어지는 아미노산의 합성은 NO3-나 NO2-에서 회로가 시작된다고 할 수 있습니다.

(엄청 부실합니다만)결과적으로, 식물의 흡수 혹은 단백질 합성에 있어서 보편적인 조건하에서는 NO3-가 NH4+보다 유리하다는 사실을 설명했습니다.(물론 벼같은 경우는 예외입니다.) 그러면, 본론이라 할 수 있는 NO3-가 식물에 농축되는 과정이 나올 차례겠죠?

식물체내에 흡수된 NO3-는 아미노산(정확히는 Glutamate) 합성을 위해서는 총 4단계를 추가로 더 거쳐야 합니다. 이때 총 13ATP와 1NADH가 소비됩니다. 겉보기에는 이건 많아 보이지만, NH4+의 경우 H+방출문제로 인해 총 16ATP를 소비해야만 아미노산 합성을 완료 할 수 있습니다.

사실 이런 ATP소비는 식물에서는 흔히 있는 일입니다만, 이 회로를 한번에 돌리는것은 상당한 무리가 있습니다. 또한, 근권에서 NO3-를 흡수하는것은 생리적으로 조절이 불가능(!!)하다는 문제가 존재합니다. 물론 일반적인 경우 식물은 계속해서 단백질 합성을 해야만 생존이 가능하므로, NO3-의 대부분은 아미노산 합성에 사용됩니다만, 잉여 NO3-가 발생할 경우 이 처치가 문제되는것이죠.

Cytoplasma나, Chloroplast의 Stroma나 Matrix는 pH가 8정도로 조성이 되어 있습니다. 이는 호흡과 광합성의 유지에 있어서 매우 중요한 조건이며, Chloroplast Lumen같은 경우 pH가 4의 산성 조건으로 유지가 되어야만 광합성이 가능합니다. 당연히 NO3-는 Chloroplast의 Storma대신 Lumen으로 이동하려 하겠죠. 또한, Cytoplasma에 존재하는 필요없는 물질의 임시 보관처로 활용되는 Vacuole역시 pH4로 유지됩니다(이는 광호흡과정에 중요한 역할을 합니다만, 여기서는 생략합니다. -_-;). 역시 동일한 이유로 인해 NO3-는 Vacuole로 이동하는게 화학적으로는 더 안정적이겠죠.

자아, Vacuole이 잘 발달한 가장 좋은 예를 들자면 바로 엽채류 채소가 아닐까 합니다. 아삭아삭한 배추와 상추에는 항상 수분이 듬뿍 있기 마련이죠. 그 수분의 기원이 Vacuole이며, 당연히도 밭에서 자라는 배추와 상추는 듬뿍 NO3-를 먹기 마련이죠. 상대적으로 NH4+의 흡수는 거의 없는 조건에서 말입니다. 당연히 NO3-는 엽채류에 다량 존재할수 밖에 없게 됩니다.

여기서 약간 곁다리를 쳐 볼까요?(...)

한국에서 엽채류의 보존을 위해 가장 많이 쓰는 방법은 다름아닌 염장입니다. 김치에 염장 안해서 담그시는 분들 없겠죠. 그리고 이 과정에서 삼투압 현상에 의해 Vacuole내부에서 다량의 물이 탈출하게 됩니다만, Vacuole 내부에 Anion과 Cation은 그대로 남아있게 되죠. 그럼 NO3-는 어디로 갈까요(웃음)? 당연히 절임당한 엽채류는 NO3-농도가 증가할 수 밖에 없는겁니다.(일단 생체중이 감소하니까요 -_-;)

NO3-가 발암에 어느정도 관여를 한다는 정보가 맞다면, 푸성귀에 김치만으로도 발암률이 상승한다는 것을 이로써 증명 할 수 있습니다. 물론 Vitamin C에 의한 항암작용 효과도 있지만, 다량의 Salt에 의한 위벽 자극 역시 무시할수는 없을겁니다.(만, 전 동물학은 모르기 때문에 뭐라 할 수 없습니다. Cancer에 대해 배운거라고는 DNA의 구조적 결함 유발에 의한 발생이라는 기초적 사항밖에 없어서... OTL)

결론 : 뭐든지 적당히. 되도록 신선한 채소가 좋을것이며 항상 균형잡힌 식단을 추구하자.
물론 인간은 아미노산 합성능력 GG이기 때문에 고기섭취는 필수

p.s 사실 이에 관한 논문은 발표된지 10년이 안된걸로 알고 있고, 그나마도 학회가 식품과는 거리가 좀 있는쪽이라 잘 알려져있지 않은걸로 생각됩니다. (+염장 관련 내용은 좀 실험해봐야 한다고 생각합니다. 이건 논문에 없던걸로 기억합니다.)

p.s 전 엄연한 학부생입니다.(...)

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질산염, 채소
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트리티케일의 육종 (Breeding of the Triticale)

- 간만의 업계쪽 글(...)이자 리포트 제출 및 참고자료용... 안자고 뭐하는 짓이다냐... -_-

Triticale의 탄생

트리티케일(×Triticosecale Wittmack)은 1888년 독일의 W.Rimpau가 빵밀(Triticum aescicvum)와 호밀(Secale cereale)을 교배시켜 처음으로 육종되었으며, 그 근간이 된 사건은 1875년 영국의 A.S Wilson이 밀과 호밀의 교잡에서 나온 불임식물체에 대해 학계에 보고한것을 기초로 한다.

호밀의 경우 RR 게놈의 2배체를 형성하여 2n=14를 형성하나, 빵밀의 경우 자연적으로 복2배체를 형성(AABBDD)한 예로써, Triticcum Turgidum(AABB 2n=28)과 Triticcum Tauscbii (DD 2n=14)의 교잡종이기도 하다. 이러한 호밀과 빵밀의 교잡체(AABBDDRR 2n=56)에 대한 연구는 약 80년간 진행된다.

빵밀과 호밀의 교잡종은 종자를 형성하나, 이 종자를 발아시킬 경우 일반적으로는 F2에서 종자가 형성되지 않는 특성을 가지고 있다. 1936년 스웨덴의 A. Muntzing이 트리티케일의 임성기작을 규명하였고, 이를 근간으로 하여 트리티케일을 작물화 할 수 있는 방안이 본격적으로 진행되었다고 할 수 있으며. 또한 1937년 프랑스의 P. Givaudon이 기존의 8배체 불임개체에 Colchicine처리를 통해 임성을 가진 트리티케일을 육성하게 되며, 이를 근간으로 1954년에 캐나다 Manitoba Univ.에서 실용적 측면으로 연구가 시작된다. 이때 개발된것이 Rosner이다.

하지만 현재 트리티케일의 근간이 된 품종은 Armadillo이며, 이는 1966년 CIMMYT에서 연구가 시작되어, 1968년에 품종으로 등록되었다. 이 Armadillo의 특성은, 기존의 트리티케일과는 다르게 완전한 임성을 가졌으며, 단간특성을 지님으로 인해 전체적인 특성이 우수한 품종으로써 현재 전 세계 트리티케일은 전부 Armadillo를 기초로 한다.

그리고 1969년에는 헝가리에서 육종된 트리티케일 두종이 국가에 의해 장려품종으로 채택되고, 1984년에는 소련등 동구권 국가와 CIMMYT등지에서 분자세포생물학적 분석을 통해 이러한 트리티케일의 특성을 파악하는 작업을 시작하였다.

현재 국내에는 신기 1호만이 육종되었으나, 현재는 품종유지만 하고 있는 상황이다.

트리티케일의 육종방법에 따른 분류

일반적으로 트리티케일은 1차, 2차, 재조합, 치환 트리티케일로 분류한다.

- Primary Triticale
크게 6배체 트리티케일과 8배체 트리티케일로 나뉘어진다. 8배체의 육종은 위에서 설명했으므로 생략하고, 6배체의 경우 Triticcum Turgidum과 Secale cereale을 교잡한 방법으로 육성을 한다.

- Secondary Triticale
6배체 트리티케일과 8배체 트리티케일의 교잡종이다.

- Recombinant Triticale
Primary Tritcale간의 교잡종으로써, 유전적 재조합(Gene Recombinant)을 거친 품종이다.

- Substitutive Triticale
Recombinant Tritcale과 Triticum aescicvum간의 교잡종이다. 이와 유사한 Recombinant Tritcale과 Secale cereale간의 4배체 교잡조역시 이 범주에 넣을수 있을것이다.(...)

트리티케일 육종의 의미

Primary Triticale의 경우, Triticum aescicvum처럼 내한성이 약하고, Secale cereale처럼품질이 떨어지며, 숙기가 다소 늦다는 단점이 있다. 하지만 척박지 적응성이 높고, 이삭의 크기가 크다는 장점이 존재한다. 이러한 장, 단점은 육종 방법에따라 보완이 될 수 있는 부분이며, 현재 CIMMYT등에서도 이러한 부분에 대해 연구를 하고 있는것으로 알려져 있다.

사실 Triticale의 육종은 약 1만년전으로 추정되는 Triticum aescicvum의 형성을 설명하는데 큰 도움이 된다고 할 수 있다. Triticum aescicvum는 이질 6배체의 게놈을 가지고 있으며, 특히 Triticcum Turgidum과 Triticcum Tauscbii 간의 교잡이 어떻게 이루어졌는지를 알려주는 좋은 예라고 할 수 있다. 물론, Tritcale의 경우 인위적으로 조건을 형성했기 때문에, 어떻게 자연적인 조건에서 이들이 형성되었는지는 추가적인 연구가 필요하나, 불가능하지 않다는 사실을 입증해주는 좋은 예라고 할 수 있다.

이와 유사한 방법으로 육종된 품종에는 하쿠란(白藍, Brassica×napus hort.)을 예로 들 수 있다. 하쿠란은 배추와 양배추의 교잡종으로써, 복2배체를 형성하는(AACC 2n=38)식물이다. 여기에서도 역시 Colchicine이 사용된다.

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Coconut Cadang-Cadang disease

현제 세계 코코넛 시장의 최대 불안요인(?!)으로 꼽을수 있는 병입니다. 비단 코코넛뿐만 아니라, 팜이라던가 하는 비슷한 종류(...)의 식물을 감염시키며, 잠복기는 최소 8년, 최대 15년에 이르는 대책 안서는 병이기도 합니다.

Fungus로 감염이 이루어지는 일반적인 식물병과는 달리, 이 Cadang-Cadang의 경우는 Viroid라는 형태로 감염이 이루어집니다. Virus가 단백질의 외투안에 유전물질이 들어있는 형태라면, Viroid는 이런 유전물질이 어느정도 노출되어 있다는 사실이 상당히 재미있는 점입니다. 물론, 유전물질의 크기나 기타등등은 바이러스와는 비교가 안되는것이 사실입니다.

여기서 주목할만한 사실은, 식물은 동물과는 달리 Cell wall이라는 두꺼운 방어벽이 존재하고, 이는 단순히 효소나 단세포 단위의 기계적 침식으로는 돌파가 불가능한 구조이기도 합니다. 다세포 생물인 Fungus가 식물의 주류 병원체가 되는 가장 큰 이유도, 단독으로 Cell Wall을 돌파할 수 있기 때문이기도 합니다. 하지만 Protozoa보다 훨씬 작은 Viroid가 Cell Wall을 돌파 할 수 있을 가능성은 제로에 수렴하지요.

그럼에도 불구하고, Cadang-Cadang의 전염범위는 매년 500미터이상 넓어지고 있습니다. 이는 크게 다음과 같은 원인에 기인합니다.

1) 감염된 모식물에서 떨어져나온 종자에 의한 감염개체의 증식.
(애시당초 내부에 Viroid가 증식중 -_-)
2) 화분의 전파에 따른 감염범위의 확장
(화분의 수정과정에서 Viroid가 내부로 침입함)
3) 동물에 의한 간접 접촉으로 인한 감염.
(...)

특히, 최근 문제가 되는 것은 동물에 의한 간접접촉입니다. 가장 큰 주범은 이동성이 좋은 인간이지만, 그 외에도 야자게등에 의해서도 꽤나 광범위한 접촉이 이루어지고 있고, 야자게나 사람에 의한 인위적 접촉은 필연적으로 조직의 경미한 상처를 유발함과 동시에, Viroid의 세포내 침입을 허용하는 중요한 기계적 수단을 제공하기도 합니다.

현재 이 병에 대한 예방법은 존재하지 않고, 치료법도 존재하지 않습니다. 오직 발견된 감염개체를 소각하고, 감염지역에 대한 접근을 막는 방법밖에 없습니다. 물론 대부분의 식물병이, 감염개체를 없애는게 최고의 처리법이긴 합니다만, 야자나무가 수확하는데 걸리는 시간을 생각하면 이 방법으로는 근본적 한계가 있을수 밖에 없지요(...)

가장 슬픈사실은 제가 먹을 코코넛과 야자나무가 시간이 지날수록 죽어간다는 사실이지요.(........)

p.s 뭔가 이상한건 착각입니다.

Posted by 단순한생각

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Cadang-Cadang, 카당카당병, 코코넛
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