2012-07-09
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김소연(sykim0807)
생물에게 빛은 무엇일까? 이 질문은 카이스트 식물학 실험실에게 갖고 있는 기본적인 질문이다. 빛은 생물체에게 크게 2가지 의미를 갖는다. 첫째, 빛은 생물체에게 거의 유일한 에너지원이다. 광합성이라는 과정을 통해 식물, 미세조류, 그리고 광합성 박테리아는 빛에너지를 화학에너지로 바꾼다. 이렇게 바뀐 화학에너지는 지구상 전체 생태계를 떠받치는 에너지가 된다. 따라서 지구상 생태계의 일부를 차지하는 우리 사람의 생존도 결국은 빛에 의존한다. 둘째, 빛은 생물체에게 신호이다. 생물체는 빛을 통해 외부환경을 인식하고 그에 적합하게 반응한다. 초식동물에게 빛은 풀의 종류와 풀이 있는 위치를 말해주고, 포식자에게 빛은 피식자가 숨어 있는 곳을 말해주고, 사랑하는 짝이 얼마나 아름다운지를 알려준다. 빛은 또한 생물체에게 밤.낮을 말해주고, 계절을 말해주고, 어디가 땅속인지 어디가 하늘인지를 말해준다. 생물체는 외부환경을 표상하는 빛에 반응해서 움직이고, 모양을 바꾸고, 색깔을 바꾸고, 그리고 발달 과정을 바꾼다. 다른 한편으로 생물체는 빛을 사용해서 자기 생각을 외부로 표출하고 다른 생물체를 유혹한다. 여름철 반딧불은 매혹적인 푸른빛으로 짝을 부르고, 방아벌레 애벌레는 치명적인 초록빛을 발산해 먹이감을 유인한다. 지금 읽고 있는 이 글도 빛을 매개로 인터넷을 통해 흘러온 것이다. 빛이라는 신호를 생물체는 어떻게 인식하는 것일까? 생물체에는 빛을 인지하는 광수용체 (photoreceptor)라고 부르는 단백질이 있다. 대부분의 경우 생물체들은 한종류 이상의 광수용체를 가지고 있는데, 예를 들자면 우리 사람에게는 로돕신, 멜라놉신, 그리고 크립토크롬이라는 3종류의 광수용체를 가지고 있고, 애기장대라는 식물은 파이토크롬, 크립토크롬, 포토트로핀, 그리고 자이트루페라는 4종류의 광수용체를 가지고 있다. 이들 서로 다른 종류의 광수용체를 사용하여 생물체는 빛이 가지고 있는 신호, 즉, 빛의 파장, 빛의 세기, 빛의 방향, 빛의 주기성을 인지한다. 광수용체에서 인지된 빛은 어떤 과정을 거쳐 행동을 유발하고 발달 과정을 바꾸는 것일까? 본 연구실에서 현재 주로 연구하고 있는 분야는 바로 이 점이다. 외부 빛 신호를 인지한 광수용체는 어떤 신호전달 과정을 거쳐 발달 과정을 조절하고 생리학적 과정을 조절하는 것일까? 빛 신호는 내재적 발달 과정이나 호르몬 신호전달과정과 어떻게 융합되고 협응하여 다양한 과정들을 조절하는 것일까? 본 연구실에서는 이런 질문들에 대한 모델로서 식물 광수용체중의 하나인 파이토크롬이 어떻게 외부 빛을 인지하여 식물의 발달 과정을 조절하는지를 연구하고 있다. 식물 발달 과정중에서 특히 씨의 발아과정, 어린싹의 발달과정, 그리고 잎의 발달 과정을 어떻게 파이토크롬이 조절하는지를 연구하고 있다.
#Phytochrome and Plant Development
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대한민국
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