식물과 두뇌의 성장이 유사하다?

2017년 08월 10일 17:45
GIB 제공
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식물의 가지와 두뇌의 신경세포가 비슷한 수학 규칙에 따라 성장한다는 연구 결과가 나왔다.


미국 솔크생명과학연구소 사켓 나블라크하 박사팀은 수수, 토마토, 담배 등 구조가 서로 다른 세 종류의 작물 557개체를 심어 다양한 자연 조건에서 키웠다. 그리고는 다 자랄 때까지 20~30회에 걸쳐 고정밀 3D 스캐너로 가지가 공간에 어떻게 분포하는지 그 변화를 관찰했다.


이를 통계적으로 분석한 결과, 연구팀은 식물 가지의 분포 변화를 하나의 함수 식으로 표현할 수 있다는 사실을 발견했다. 이 수학 모델에 따르면, 식물은 공통적으로 ‘분리성’과 ‘자기유사성’ 원칙에 따라 성장한다. 분리성은 한 가지의 성장이 다른 가지의 성장과 무관하다는 특징으로, 이 덕분에 환경변화에 탄력적으로 반응해 생존할 수 있다. 자기유사성은 마치 프랙탈처럼 모든 식물이 근본적으로 같은 모양을 공유한다는 성질이다.


이전 연구에서 연구팀은 뇌 신경세포의 수상돌기와 축삭이 뻗은 모양도 같은 함수로 표현할 수 있으며, 특성 역시 같다는 사실을 밝힌 바 있다.


두 연구에 모두 참여한 찰스 스티븐스 연구원은 “뉴런과 식물의 가지가 이처럼 유사한 수학 규칙을 따라 자라는 이유는 뉴런과 식물 모두 가지가 서로 겹치지 않으면서 가능한 큰 공간을 덮기 위해서일 것”이라고 말했다.


연구팀은 다른 식물도 이 규칙에 따라 성장하는지, 식물과 뉴런이 이와 같은 수학적 규칙에 따라 자라는 분자 수준의 원리는 무엇인지도 밝힐 계획이다. 이번 연구 결과는 학술지 ‘커런트 바이올로지’ 7월 6일자에 실렸다.


doi:10.1016/j.cub.2017.06.009

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