살아 있는 동안 조명기구처럼 계속 빛나는 식물 나왔다

과학자들이 살아 있는 동안 계속 빛을 내는 식물을 만들어냈다. 이 식물은 꽃과 줄기, 잎 모든 곳에서 빛을 낸다. 사진제공=플랜타

과학자들이 살아 있는 동안 조명기구처럼 계속 빛을 내는 식물을 만들어냈다. 이에 따라 간접등으로 은은한 조명을 이용하는 대신에 산소를 제공하는 식물로 은은한 조명까지 함께할 수 있을 것으로 보인다.

28일(한국시간) 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)’에 발표된 논문에 따르면 과학자들은 특별한 버섯이 살아가면서 자연스럽게 빛을 낸다는 사실을 발견했다. 그리고 이 버섯에서 얻은 DNA를 다른 식물에 넣어 버섯보다 더 밝게 빛나는 식물을 만드는데 성공했다. 어둠 속에서 장미가 잎과 꽃에서 밝게 빛을 낸 것이다.

기존 발광 식물과 달리 평생 빛낸다
빛을 내는 식물은 오래 전인 30년 전에 나왔다. 최근 3년 전에는 몇 시간 동안 빛을 내는 식물이 나왔다. 미국 매사추세츠공과대(MIT) 마이클 스트라노 교수와 곽선영 박사 연구진이 2017년 11월 14일 국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 식물 잎에 나노입자를 넣어 빛을 내는 데 성공했다고 발표했다.

이 식물은 반딧불이가 빛을 내는 원리를 이용해 몇 시간 정도만 빛을 내는 한계를 갖고 있다. 식물에 투입한 루시페린이 모두 산화하면 더 이상 빛을 내지 못하기 때문이다. 반딧불이는 루시페린이라는 물질을 루시페라아제라는 효소로 산화시키면서 빛을 낸다.

반면 이번에 모스크바 생명공학 스타트업 플랜타와 러시아과학아카데미, MRC런던의학연구소, 오스트리아과학기술연구소의 과학자 27명이 함께 연구해 만든 식물은 살아 있는 동안에는 계속 빛을 내는 것이 특징이다. 버섯 DNA를 투입한 식물은 새싹에서부터 다 자란 뒤까지 살아 있는 동안에는 계속 빛을 낸다.

연구진이 개발한 식물이 이렇게 계속 빛을 낼 수 있는 것은 카페인산이라는 물질이 식물의 신진대사와 함께하며 변화하기 때문이다. 사람이 음식을 먹고 소화하면서 대사가 이뤄지면서 에너지를 얻는 과정과 비슷하다고 볼 수 있다.

카페인산은 식물 대사과정에서 효소 네 개에 영향을 받으며 변하며 빛을 낸다. 먼저 첫째와둘째 효소 두 개가 카페인을 발광 전구체로 바꾸고, 세 번째 효소가 이를 산화시키며 광자를 만들며 빛을 낸다. 그리고 마지막 효소가 산화분자를 다시 카페인산으로 바꿔, 다시 빛을 낼 수 있는 처음 과정으로 되돌린다.

잎에서 빛을 내는 식물. 사진제공=플랜타

빛을 내는 장미와 페투니아
연구진이 만든 발광 식물은 버섯보다 10배는 더 밝게 빛을 냈다. 평범한 카메라와 스마트폰으로도 나뭇잎과 줄기, 뿌리, 꽃에서 나오는 녹색빛을 촬영할 수 있을 정도로 밝게 빛났다. 또 계속 빛을 내는 특성이 식물에 해를 끼치지도 않는다는 사실도 확인했다.

담배가 빠르게 성장하기 때문에 주로 담배를 이용해 연구를 진행한 연구진은 최근 “페리윙클과 페투니아, 장미를 포함한 다른 식물에서도 빛을 내게 했다”고 밝혔다.

미국 기업 라이트바이오의 케이쓰 우드 최고경영자(CEO)는 "30년 전에 반딧불이 유전자로 첫 발광 식물을 만드는 데 참여했다"며 "이 식물은 더 밝고 완전해 보인다"고 말했다. 라이트바이오는 플랜타와 손을 잡고, 이 기술을 활용해 관상용 발광 식물 상용화에 나설 계획이다.

발광 식물이 가로등처럼 다른 대상까지 밝게 비추는 수준으로까지 발전하려면 아직 멀어 보인다. 하지만 실내에서 은은하게 빛을 내거나 빛이 거의 없는 시골길에서 깜깜한 어둠을 밝히는 수준으로는 지금 바로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

박응서 머니투데이방송 MTN 선임기자