상호작용 연구는 무엇인가?

식물-곤충 상호작용에 대해 연구를 한다고 하면 재미있어 보이는 분야지만 실제로 어떤 연구를 하느냐는 질문을 자주 듣습니다. 언뜻 생각해보면 초식곤충은 식물에게 피해를 주고, 수분매개곤충은 식물에게 이득을 줄 테니 그 이상 더 뭐가 있을까라고 생각할 수도 있습니다. 하지만, 식물-곤충 상호작용에는 영원한 적도 없고 영원한 친구도 없습니다. 가령, 호박벌은 수분매개곤충이지만, 때론 개화시기를 앞당기기 위해서 식물의 잎을 공격하기도 합니다. 그리고 수분은 하지 않고 몰래 식물의 꿀만 가져가기도 하죠. 초식곤충도 항상 식물에게 피해를 주는 것만은 아닙니다. 적당히 공격받는 것이 참 어렵지만, 때론 적당한 초식곤충의 공격은 식물의 생산량을 늘리기도 합니다. 이렇듯 식물과 곤충의 상호작용은 어떤 환경에 놓이느냐 어떤 대상과 함께 어울리는가에 따라 크게 달라져 굉장히 큰 복잡성을 지닌 연구영역입니다.


생태학적 상호작용의 다양성에 대하여

거의 모든 식물은 예외없이 혼자 존재하지 않습니다. 조금만 관심을 가지고 들여다보면, 잎, 줄기, 뿌리 등을 먹는 초식곤충을 관찰할 수 있고, 초식곤충이 찾아오면 이를 잡아먹는 포식곤충 또한 방문을 합니다. 그리고 식물에 꽃이 피면 수분을 도와주는 곤충이 찾아오기도 하죠. 이렇듯 하나의 식물은 수많은 곤충들과 상호작용을 맺고 있습니다. 제 질문은 바로 이러한 식물과 곤충의 상호작용에서 시작합니다. 하나의 식물은 여러 곤충들과 동시에 상호작용을 맺고 있습니다. 한 곤충의 식물과의 상호작용이 다른 곤충에 영향을 미치는 등 끝없이 상호작용의 고리가 연결됩니다. 여기서 시작되는 제 질문은 “식물은 어떻게 다양한 초식곤충의 공격에 대응하는가?”입니다. 식물의 잎, 줄기, 뿌리 그리고 꽃은 각기 다른 초식곤충에 의해서 공격을 받습니다. 식물과 초식곤충간의 진화의 과정 속에서 식물은 “조직의 중요도”에 따라 각기 다른 방어 전략을 가지게 되었습니다. 생태학자들은 이러한 현상을 “최적화된 방어이론(optimal defense theory)”을 바탕으로 설명하고 있습니다. 현재 저희 식물-곤충 상호작용 및 생태학 연구실(PIIE LAB)에서는 1. 조직의 중요도에 따라 다르게 구성되는 식물의 방어는 실제로 식물에게 이득이 되는지 그리고 2. 식물은 어떻게 이런 다양한 방어를 구성하는지에 대해서 알아보고 있습니다.


분자화학생태학적 방법론을 통한 연구

위와 같은 생태학적 질문에 답을 하기 위해서는 기존의 생태학적 방법론만으로는 적절한 답을 구하기 어렵습니다. 따라서 저희 연구실은 분자화학생태학적 방법론을 문제해결을 위해 차용하고 있습니다. 좀 더 풀어서 이야기하자면 식물과 곤충이 가지고 있는 화학물질의 생태적 기능을 이해하기 위하여 분석화학적인 방법으로 특정 또는 전체 대사물질을 분석하고 이들 물질 합성에 중요한 역할을 하는 식물 또는 곤충의 유전자를 변형하여 상호작용을 매개하는 화학물질 또는 유전자의 그 생태적 기능을 규명하는 접근 방식입니다. 물론 가장 중요한 과정은 새로운 생태학적 상호작용을 찾고 질문을 찾아내는 것입니다.

혹시 식물과 곤충간의 꼬리에 꼬리를 무는 다양하고 흥미로운 연구에 관심이 있으신가요? 그리고 식물-곤충의 상호작용의 비밀을 밝히는 방법에 대해 더 알고 싶으신가요? 그렇다면, 주저 말고 제 이메일 (yousjoo@snu.ac.kr)로 연락주세요.