작은 것들이 만든 거대한 세계

 

작은 것들이 만든 거대한 세계

 

멀린 셸드레이크님의 '작은 것들이 만든 거대한 세계' 책 내용을 요약해 보았습니다.

이 글은 책 내용을 요약한 것이니 균학에 대해 더 알고 싶으시거나 책 내용이 궁금하시다면 이 책을 읽어주세요.

참고로, 김초엽 작가님께서 신작 '파견자들'을 쓰실 때 이 책을 주요하게 참고하셨다고 합니다.

 

서문 | 내가 만약 곰팡이라면

- 우드와이드웹(wood wide web)

  - 오늘날 지구상에 존재하는 식물의 90% 이상이 균근 곰팡이(mycorrhizal fungi)에게 생존을 의지함^[각주:1]

  - 식물은 곰팡이를 통해 토양으로부터 인, 질소 등의 영양분을 흡수하고, 곰팡이는 식물에게 당분과 지질을 받음

  - 이 균근 곰팡이는 나무들이 공유하는 거대한 네트워크라는 점에서 위와 같이 불림

 

- 균사(hypae)

  1. 균사체(mycelium)

    - 미세한 관 구조인 균사가 갈라지고, 합해지고, 서로 얽히면서 균사체를 만듦

    - 균사체 네트워크 안의 생태계를 통해 물과 영양분이 전달됨

  2. 자실체(fruit body)

    - 버섯과 같은 곰팡이의 자실체는 포자가 생산되는 장소임

    - 모든 곰팡이종이 자실체를 만드는 것은 아님 (곰팡이종의 절대다수는 버섯을 만들지 않고도 포자를 방출함)

 

유혹하는 곰팡이 | 버섯과 곰팡이가 퍼져나가는 방법

- 균사체 네트워크

  - 균사체 네트워크 표면 어디서든 분자 하나만 수용체와 결합해도 신호가 전달되어 곰팡이의 행동이 변화됨

  - 균사체 네트워크가 형성되려면?

    1. 가지치기    하나의 균사를 여러 개로 갈라지게 하는 것

    2. 융합(anastomosis)    다른 균사와 융합을 통해 복잡한 네트워크로 발전하는 것

      - 융합을 위해서는 먼저 다른 균사를 찾아야 함 -> 귀소성(homing): 서로를 끌어당기는 현상

  - 다른 균사체 네트워크와 만난다면?

    - 균사는 스스로 낸 가지와 마주쳤는지, 다른 곰팡이와 마주쳤는지 구분할 수 있어야 함

    - 곰팡이들은 교배형(mating type)^[각주:2]을 수천 가지나 가지며, 각각의 교배형이 거의 모든 다른 개체에 대해 성적 화합성(sexual compatibility)^[각주:3]을 가짐

    - 대다수 버섯은 유전적으로 충분히 유사하기만 하다면 성적화합성이 맞지 않더라도 다른 균사체와 융합함

 

- 트러플

  - 몇 종류의 균근 곰팡이가 땅속에서 키워내는 자실체

  - 건조한 트러플 1g 안에는 100만에서 10억 개의 박테리아가 들어있으며, 이들 상당수는 트러플의 향을 구성하는 독특한 휘발성 물질을 생산함

  - 땅속에서는 포자가 바람을 탈 수도, 동물의 눈에 뜨일 수도 없기 때문에 ‘냄새’라는 해결책을 찾음

  - 하지만, 트러플이 동물을 유인하는 화학성분은 아직도 확실히 밝혀지지 않음

  - 트러플을 말리면(세포를 죽이면) 향기가 더 이상 나지 않음

  - 트러플은 - 또는 +의 교배형 중 하나를 가지고 살아감

    - 교배는 - 균사가 + 균사를 유인해 융합하면 접합이 일어남

    - 두 파트너 중 부계의 역할을 하는 쪽은 유전물질만 제공하며 모계의 역할을 하는 쪽은 유전물질을 제공하고 과육(flesh)도 기름

    - 두 교배형 모두 부계가 될 수도 있고 모계가 될 수도 있음

 

살아 있는 미로 | 곰팡이가 길을 찾는 방법

- 네트워크의 관점에서 보면 균사체는 상호연관된 하나의 존재지만, 균사 정단의 관점에서 보면 균사체는 복수의 개체임

- 균사체의 조율은 동시에 모든 곳에서 일어남 (균사체는 통제센터가 없음)

- 균사체는 전기신호를 통해 대화함 (곰팡이에서 활동전위와 비슷한 임펄스의 전기신호 확인)

 

- 곰팡이는 매 순간 자신의 몸을 최적의 상태로 분포시킬 방법을 찾음

  - 네트워크의 밀도를 높이면 균사체로 영양분을 전달하는 능력을 높일 수 있지만, 넓은 면적에 골고루 확산되어 나가기는 어려움

  - 성긴 네트워크는 넓은 면적을 탐색하기에는 좋지만, 상호연결점이 적어져 네트워크의 손상에 취약해짐

 

- 균사체는 처음에는 모든 방향으로 확산되어 나감

- 그러다 먹이를 발견하면, 그와 연결된 네트워크 부분을 강화하고 소득이 없는 부분을 정리함

 

- 균사 정단은 앞으로 전진할 때 화학물질을 내보내서 접촉하고 있는 표면에 스스로를 고정시키면서 나아감

- 균사체는 대개 균사 정단에서 자라지만, 항상 그런 것은 아님

  - 균사가 버섯을 만들기 위해 뭉칠 때는 수분으로 급속하게 몸을 부풀림 (비가 온 후에 버섯이 나타나는 이유)

 

- 균사체 네트워크의 물질 수송

  1. 뿌리형균사다발

    - 여러 개의 작은 튜브로 이루어진 커다란 파이프와 같음

    - 하나의 균사가 각각 이동시킬 수 있는 것보다 수천 배 빠른 속도의 유동성을 가짐 (시속 1.5m)

    - 먼 거리로 물질 수송을 할 때 이용

  2. 미세소관

    - 에너지가 많이 소모되기 때문에 짧은 거리에만 사용함

 

- 곰팡이는 동물 안구의 간상체와 추상체에 있는 시각 색소인 옵신(opsin)을 가지고 있음 (곰팡이는 색을 지각할 수 있음)

- 균사는 평면의 질감도 감지할 수 있고, 균사들이 모여 자실체를 만들면 중력도 감지함

 

낯선 자의 친밀함 | 함께 뒤엉켜 진화한 미생물

- 지의류(lichen)는 곰팡이와 조류가 공생하는 생물 형태임

- 공생을 통해 곰팡이는 부분적인 광합성공생자가 되고, 광합성공생자는 부분적으로 곰팡이가 됨

- 오늘날 다섯 종류의 곰팡이 중 한 종은 지의류를 형성하거나 지의류화(lichenize)되었음

- 지의류의 조합은 그룹마다 다름 (1대1 공생 관계가 아님)

  - 어떤 지의류에는 박테리아가 더 많고, 어떤 지의류에는 조류가 더 많음

  - 그들의 역할도 다름 (어떤 박테리아는 방어를 맡고, 또 다른 박테리아는 비타민과 호르몬을 공급함)

지의류

 

균사의 마음 | 곰팡이가 우리의 마음을 조종한다면

- 좀비 개미

  1. 개미 조종 과정

    - 오피오코르디셉스 곰팡이에 감염된 개미는 둥지를 벗어나 가까운 식물을 타고 기어 올라감 (summit disease)

    - 때가 되면 곰팡이는 개미가 턱의 힘을 이용해 식물의 어느 한 부분을 꽉 물고 있도록 만듦

    - 그러면 개미의 발에서 자라난 균사가 개미의 발이 식물에서 떨어지지 않도록 고정시킴

    - 그 뒤 곰팡이는 개미의 몸을 먹어치우면서 개미의 머리를 관통해 줄기를 내고, 아래를 향해 포자를 퍼뜨림

  2. 원리

    - 균사가 머리에서부터 다리까지 개미의 체강을 휘감고, 개미의 근육섬유와 얽힘

    - 개미의 뇌에서는 곰팡이가 발견되지 않음

    - 개미의 근육과 중추신경계에 작용하는 화학물질을 분비함으로써 개미의 행동을 조종하는 것으로 추측됨 (뇌는 멀쩡하지만 개미 본인 몸이 멋대로 움직이는 것, 정신이 살아있는 채로 몸이 먹히며 죽음)

    - 오피오코르디셉스^[각주:4]의 게놈 중 맥각 알칼로이드(ergot alkaloid)^[각주:5]의 생산을 책임지는 부분이 감염된 개미의 몸 안에서 활성화되는 것으로 보아, LSD가 개미 행동의 조종에 어떤 역할을 한다고 추측 가능

오피오코르디셉스 곰팡이에 감염된 개미

 

- 실로시빈(psilocybin)의 작용

  - 실로시빈은 체내에서 실로신(psilocin)이라는 화학물질로 바뀜

  - 실로신은 세로토닌을 모방해 뇌 활동을 일으킴

  - 디폴트 모드 네트워크(default mode network, DMN)^[각주:6]의 활동을 감소시킴

  - DMN이 차단되면 뇌의 활동이 폭주함 (서로 멀리 떨어져 있었던 활동 네트워크가 촘촘히 연결됨)

  - 의식의 한계가 사라지며 자아 붕괴가 일어남

 

뿌리가 생기기 전 | 식물보다 앞서 길을 낸 개척자

- 지의류와 달리 균근 곰팡이는 곰팡이 본인 그대로 남음

- 따라서, 하나의 식물이 여러 종류의 곰팡이와 동시에 관계를 맺거나, 한 종류의 곰팡이가 여러 종류의 식물과 관계를 맺는 다소 난잡한 관계가 형성됨

  - 균근 곰팡이는 식물이 광합성을 통해 얻은 당과 지질을 받고, 식물은 균근 곰팡이로부터 물과 미네랄을 획득함

    - 식물은 거둬들인 탄소의 30%까지 균근 곰팡이에게 나누어줌

 

- 균근 파트너의 영향

  - 똑같은 품종의 딸기라도 다른 종류의 곰팡이를 파트너로 삼으면 맛과 모양이 달라짐

  - 딸기뿐만 아니라 대부분의 식물이 파트너 곰팡이에 따라 다른 모습으로 자람

 

- 식물과 곰팡이의 힘의 균형

  - 식물 뿌리는 인을 더 많이 공급해주는 종류의 곰팡이에게 편파적으로 많은 탄소를 공급할 수 있음이 발견됨

  - 마찬가지로, 식물로부터 더 많은 탄소를 얻어간 곰팡이는 그 보상으로 더 많은 인을 가져다줌

  - 한 종류의 균근 곰팡이를 인이 불평등하게 공급되는 환경에 노출시키면?

    - 인이 부족한 균사 네트워크: 식물이 받는 인 한 단위당 더 많은 단위의 탄소를 공급함

    - 인이 풍부한 균사 네트워크: 곰팡이가 더 낮은 교환 비율로 탄소를 받아감

 

우드와이드웹 | 땅속에서 그물처럼 얽혀 있는 식물

- 우드와이드웹을 통한 식물의 협력

  - 균근 네트워크를 통해서 한 식물에서 다른 식물로 탄소가 이동할 수 있음 (서로 다른 종이어도)

    - 어떤 식물이 가진 잉여 탄소가 균근 네트워크로 가 공공재로 쓰이는 것

  - 정보화학물질(infochemical)의 전파

    - 진딧물의 공격을 받은 완두콩은 상처에서 휘발성 화합물을 방출해 기생말벌을 유혹해 진딧물을 잡아먹게 함

    - 진딧물의 공격을 받은 완두콩과 공유 균근 네트워크를 통해 연결되어 있던 식물들이 직접 공격을 받지 않았음에도 불구하고 방어용 휘발성 화합물의 생산을 증가시키는 것이 확인됨

 

- 균타가영양체(mycoheterotroph)

  - 햇빛으로부터 스스로 에너지를 생산하지 못하고 균으로부터 영양분을 공급받는 개체 (전체 식물종의 약 10%)

  - 수정란풀과 보이리아^[각주:7]처럼 어떤 균타가영양체는 광합성 능력을 아예 포기해 잎과 엽록소가 없음

  - 또 다른 종류의 균타가영양체는 어릴 때는 균타가영양체로 살지만, 더 자라면 광합성을 하기 시작함

수정난풀

 

풀뿌리 균학 | 세상을 구하는 곰팡이

- 백색부후균(white rot fungi)

  - 과산화효소를 이용해 자유 라디칼(free radical)이라는 고반응성 분자를 방출해 리그닌(lignin)을 분해할 수 있음

  - 석탄기에 석탄이 생긴 이유는 그때는 곰팡이가 나무를 소화할 수 없었기 때문

 

- 곰팡이의 활용

  1. 곰팡이를 훈련을 통해 균류정화(mycoremediation)^[각주:8], 균류여과(mycofiltration)^[각주:9]에 사용할 수 있음

    - 곰팡이가 만들어내는 효소 중에는 용도가 특정되어 있지 않은 것이 많음

    - 하나의 효소를 다목적으로 사용 가능

    e.g. 느타리버섯(백색부후균의 일종)을 훈련을 통해 기저귀, 담배꽁초를 소화시킨 사례가 있음

  2. 벌의 바이러스 감염 막기

    - 벌이 먹을 설탕물에 애머두와 영지버섯 추출물 1%를 섞어주면 날개 기형 발생을 1/80로 줄일 수 있음

    - 애머두 추출물은 시나이 호수 바이러스를 거의 1/90 수준으로 줄여주고, 영지버섯 추출물은 이 바이러스를 1/45000 수준으로 줄여줌

 

곰팡이를 이해한다면 | 술을 빚는 효모의 신비

- 1000만 년쯤 전(나무에서 내려와 지상이 익숙해질 즈음) 유인원의 공통 조상에게서 알코올가수분해효소 ADH4에 돌연변이가 일어남

- 이 돌연변이로 인해 효소의 효율이 40배나 높아짐

- 과숙된 상태로 가지에서 떨어져 땅 위에서 발효된 과일을 에너지원으로 사용할 수 있는 알코올 대사 능력은 영장류의 생존에 매우 중요한 역할을 했을 것

술 취한 원숭이 가설

 

 

 

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1. 우리 인간도 미생물 덕분에 음식을 소화시키고 필수 미네랄을 생성하는 것처럼 [본문으로]
2. 성의 구분이 뚜렷하지 않은 생물의 경우 교배 행동에 따라 교배형으로 구분함 [본문으로]
3. 생식세포와 생식세포 사이 수정을 억제하는 생리적 원인이 없는 것 [본문으로]
4. LSD를 만드는 데 쓰이는 화합물을 처음으로 분리해낸 맥각균(ergot fungi)과 계통상 매우 가까운 사이 [본문으로]
5. LSD를 만들 수 있는 화학물질 그룹 [본문으로]
6. 우리 정신이 쉬고 있을 때 활성화됨(뇌 활동 질서 유지 역할), 대뇌가 폭발적으로 활동할 때 활동이 감소함 [본문으로]
7. 보이리아는 공유 균근 네트워크가 뿌리 역할을 하기 때문에 뿌리 시스템을 만들 능력도 잃어버림 [본문으로]
8. 오염된 생태계의 복원 [본문으로]
9. 물을 거르는 필터로 사용 [본문으로]