가을 낙엽은 우연히 떨어지는 것이 아니다.

Autumn leaves don’t fall by accident

David Catchpoole 글, 이종헌 역, Creation ex nihilo, Vol. 34(2012), No. 4, pp. 12-13

 

 

낙엽수는 가을에 그들의 잎사귀를 잃어버리는(lose) 것이 아니라, 놓아주는(loose) 것이다.

 

그것은 나무의 지상에 있는 부분이 나머지 기간(겨울)을 위한 준비를 시작하는 고도로 질서정연하고 정교하게 조정된 과정 중의 마지막 단계이다.

 

 

미리 만들어진 ‘기관탈리지역’

 

잎사귀가 나무로부터 분리되는(기관탈리되는) 위치는 전형적으로 잎사귀 줄기의 기저(잎꼭지)에 위치한다. 그것을 기관탈리지역(abscission zone, AZ)이라고 한다. 기관탈리지역은 임의의 파괴점이 아니고, 잎사귀가 형성될 때 미리 짜여진 “사전 위치”이다. (미국) 조지아 대학에서 나온 한 책자에는 이렇게 써있다: “낙엽은 사용 후 버릴 수 있도록 설계된 것이다.”(강조를 추가했음.)

 

 

잎으로부터 가치있는 자원을 회수하기

 

여름이 지나고 공기가 차가워지는 기미가 보이면, 겨울처럼 쌀쌀한 날씨가 시작되기 전에, 나무들은 잎으로부터 다시 사용할 수 있는 자원들을 체계적으로 회수함으로써 “노쇠 순서”를 시작한다.

 

이 과정이 시작되고, 엽록소 및 기타 광합성 복합체의 다른 부분이 제거되면 잎은 색을 바꾼다.

 

먼저, 이전에 감추어져 있었던 카로티노이드 색소(예를 들면, 노란 크산토필과 주황색의 베타 카로틴)가 드러나며, 보통 때 두드러졌던 엽록소가 사라짐에 따라 잎사귀는 오렌지색 노랑의 색조를 띠게 된다.

 

그러면, 엽록소가 반쯤 퇴색할 때, 잎에 있는 인산염 수준이 떨어짐에 따라 안토시아닌 색소의 생산이 증가한다. 안토시아닌은 가을 잎사귀를 붉은 자주빛으로 물들이며, 카로티노이드와 섞여서 놀랍도록 아름다운 진한 오렌지색과 불같이 붉은 색을 띠도록 하여 관광객들로 하여금 그것을 보고 사진을 찍으러 먼 거리를 여행하게끔 한다.

 

 

겨울을 위해 비축해 두다

 

잎이 떨어지기 전에 나무가 잎사귀로부터 추출해 두었던 유용한 물질들은 겨울동안에 나무 뿌리와 줄기 및 가지에 저장되었다가, 다음 해 봄이 되면 나무가 다시 잎을 내는 데에 ‘재활용’ 된다. 추위가 닥치고 나면 잎으로부터 회수를 할 수 없기 때문에 가을에 날씨가 온화할 동안에 이 일을 해야 한다. 서리가 한번이라도 내리거나 밤 온도가 한번이라도 영하로 내려가면 잎과 잎꼭지에 살아있던 조직에 쉽게 해를 입힐 수 있다. 잎 세포가 한번 죽으면 그 안에 들어있던 자원은 회수할 수 없다. 그러나 잎이 떨어지기 전에 가을 동안 잎으로부터 이동할 수 있는 유용한 것들을 다시 회수하면 자원과 나무가 둘 다 겨울을 위한 준비가 안전하게 된 것이다.

 

 

기관탈리지역이 활성화 되다

 

잎으로부터 자원을 회수하는 것이 완료되면, 이제는 세 위치에서 기관탈리지역이 활동의 온상이 된다:

- 세포벽 퇴화 지역

전단력 발생 지역

나무를 보호하는 지역

 

이 모든 것들이 잎사귀가 성공적으로 떨어지고 나무가 효과적으로 살아남기 위해 적절한 위치에서 일어나야 한다.

 

 

세포벽을 약화시키기

 

여러 화학적인 신호(잎의 내부가 빠져나감으로 생성된다고 믿어지는 에틸렌 등을 포함하여)에 의해 기관탈리과정이 시작됨에 따라, 기관탈리지역 세포가 효소를 분비하기 시작한다. 이들이, 세포들을 서로 붙들고 있는 ‘접착’을 분해하고 세포들 사이의 1차막을 퇴화시킨다. 그러면 주위에 있던 기관탈리지역 세포가 필요한 기관탈리 물질을 내내 능동적으로 생산한다. 즉, 기관탈리가 완료될 때까지 그들이 살아남아서 활동한다.

 

 

파괴선 형성하기

 

기관탈리지역이 5 내지 40개의 세포로 넓어지는 동안, 그 지역 안에서는 1-3개 세포로 이루어진 띠가 서로 분리되어서 파괴선을 형성한다. 이들 세포의 벽이 약해지면서 동시에 세포들 안의 내부 수압이 증가하여 세포가 부풀게 된다. 이 팽창이 상당한 전단력을 생기게 한다. 즉, 주변의 약해진 세포벽을 밀고 당기고 하면서 세포벽 사이에 있는 파괴선을 기계적으로 열게 한다. 나뭇잎을 잡아당기는 바람이 이들 파괴선이 자라는 것을 돕고, 중력, 강우, 동물의 충돌도 작용한다.

 

 

파괴선을 밀봉하기

 

세포벽이 서로 밀쳐지고 파괴선이 열리면서, 나무쪽에 있는 기관탈리지역 세포들이 틸로스(물관부에 있는 전충 세포군), 수베린(코르크질), 리그닌(목질소)과 같은 보호 물질들을 내보냄으로써 열려져 있는 상처를 막는다. 이처럼 강하게 보호하는 경계지역이 잎자국(엽흔)을 밀봉하여, 추위뿐만 아니라 질병과 해충으로부터 나무를 보호한다.

 

밀봉하는 과정이 완료되면 이제 나뭇잎은 안전하게 떨어질 수 있다.

 

 

가을 잎의 층계형에 숨어있는 유전적 층계형(cascade)

 

기관탈리에 관해 여전히 배울 것이 많기는 하지만, 잎이 떨어지는 것이 단순하게 일어나는 것이 아니라, 조심스럽게 조정된 일련의 복잡한 화학적 과정임을 알 수 있다. 그것은 아마도 식물의 유전자에 의해 조정될 것이다. 이제 연구자들은 흔한 실험실 식물인 아라비돕시스(양갓냉이)에 대해 기관탈리 뒤에 숨어있는 유전적 경로 혹은 ‘신호전달 층계형’을 다 알아냈다. 그들은 단백질을 순차적인 방식으로 암호화 하는 유전자의 핵심 네트웍이 있다는 것을 입증했다. 층계형을 이루는 누적 과정의 각각의 단계는 바로 앞 단계에 의존한다.

 

이것은 진화론 패러다임에 도전을 제기한다. 왜냐하면 신호전달 층계형에서 이들 단계 중 단 하나라도 빠진다면 기관탈리 과정이 작동하지 않기 때문이다. (또한, 진화가 어떻게 해서 그들 스스로를 소화할 수 있는 효소를 암호화하는 유전자를 생성할 수 있을까?)

 

전부가 아니면 아예 포기하는 식의 유전적 층계형은 사람들이 주장하는 단계적 진화 이야기와 맞지 않으며, 오히려 식물은 초지능의 창조자이신 하나님에 의해 설계되었다는 성경의 설명이 더 잘 맞는다. 하나님은 역시 그분이 만드신 계절에(창 1:14, 8:22, 신 11:14) 식물이 잘 들어맞도록 설계하셨다. 가을, 그리고 잎의 칼라풀한 층계형은 우연이 아니다!