비는 식물이 생육하는 데 없어서는 안 될 필수 요소다. 오랫동안 땅속에 묻혀 있던 종자가 비를 맞고 발아해 성장하는 모습은 자연의 흔한 풍경이다. 

하지만 최근 미국 매사추세츠공대(MIT) 연구팀은 벼 종자가 단순히 물에 젖어서가 아니라, ‘빗소리’를 직접 감지해 발아 속도를 조절한다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 이 내용은 지난 22일(현지시간) MIT뉴스·네이처 등을 통해 보도됐다.

식물의 숨겨진 감각, 중력 넘어 '소리'까지 읽어

식물은 외부 자극에 매우 민감하게 반응하도록 진화해 왔다. 빛을 향해 뻗어가는 굴광성은 물론, 만지면 잎을 마는 미모사나 유독 물질을 피하는 반응이 대표적이다.

식물이 뿌리를 아래로, 줄기를 위로 뻗는 것은 지구의 중력을 감지하기 때문이다. 식물 세포 내에는 ‘아밀로플라스트(Amyloplast)’라는 전분 알갱이가 포함된 세포소기관이 있는데, 이것이 중력에 의해 세포 바닥으로 가라앉으면서 식물은 방향을 인식한다.

MIT 기계공학과 니컬러스 매클리스(Nicholas Makris) 교수 연구팀은 이 지점에서 흥미로운 가설을 세웠다. "자연계의 소리가 아밀로플라스트를 흔들어 종자 성장에 영향을 미치지 않을까?" 하는 의문이었다.

연구팀의 조사 결과, 비가 내릴 때 발생하는 소리는 수중에서 더욱 증폭되는 것으로 나타났다. 빗방울 낙하 지점에서 불과 몇 cm 이내의 물속이나 땅속 종자가 느끼는 음압은 공중의 제트 엔진 근처에서 느끼는 소음과 맞먹는 수준이었다.

연구팀은 이 '빗소리 음파'가 종자 속 아밀로플라스트를 물리적으로 흔들어 성장을 촉진할 것이라고 보고 실험을 진행했다. 약 8000알의 벼 종자를 얕은 수조에 넣고, 가랑비부터 폭우까지 실제 자연의 빗소리와 동일한 음향 진동을 수중 청음기로 측정하며 종자에 노출했다.

실험 결과, 빗소리에 노출된 벼 종자는 그렇지 않은 종자에 비해 발아 속도가 30~40%나 빠른 것으로 나타났다. 특히 수면에 가까워 소리 진동을 더 강하게 전달받는 위치일수록 성장 속도가 더욱 가팔랐다.

연구팀은 물리적 계산을 통해 빗방울의 크기와 낙하 속도가 실제 수중이나 토양 속 씨앗 내부의 아밀로플라스트를 충분히 뒤흔들 수 있다는 사실을 증명했다.

왜 '소리'를 듣도록 진화했을까..."생존 위한 지능적 판단"

식물이 이토록 민감하게 빗소리에 반응하는 이유는 무엇일까. 연구팀은 이를 '생존을 위한 지능적 판단'으로 분석했다.

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빗소리가 선명하게 들린다는 것은 해당 종자가 지표면이나 수면 근처에 위치해 있다는 뜻이다. 즉, 싹을 틔웠을 때 수분과 햇빛을 충분히 얻어 안전하게 자랄 수 있는 '적정 깊이'에 있음을 소리로 확인하는 셈이다.

매클리스 교수는 "그동안 식물의 중력 감지 능력에 대해서는 많은 연구가 있었으나, 이번 연구는 식물이 이 메커니즘을 이용해 주변 환경의 깊이를 감지하고 생존에 유리한 상태를 스스로 판단한다는 점을 보여준다"고 설명했다.