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- 너도밤나무와 더글러스 가문비나무 사이에도 공통 균근 네트워크가 존재
- 교환은 나무 사이가 아닌 뿌리 균류 사이에서만 일어나는 것으로 보인다.
- 곰팡이 네트워크는 숙주 나무에 대한 공급 및 데이터 라인 역할을 하지 않는다.

'우드 와이드 웹(Wood Wide Web)'은 어디까지 도달할까?
실험에서는 뿌리곰팡이 네트워크를 통한 나무 간 탄소 교환 조사

숲속의 나무들은 지하의 뿌리균류 네트워크를 통해 서로 연결되어 있으며 이를 통해 소통하고 영양분을 교환하기도 한다고 알려졌다. 최근 한 실험은 "우드 와이드 웹(Wood Wide Web)"에 대한 이러한 생각이 틀렸음을 입증했다. 생물학자들에 따르면 탄소를 함유한 영양분은 이웃한 균근균에 도달하지만 이웃한 나무에는 도달하지 못한다. 버섯은 지하 네트워크를 통해 통신하지만 나무는 그렇지 않다. 

▲ 너도밤나무와 미송이 있는 실험 구역. 이 나무들이 지하 곰팡이 네트워크를 통해 영양분을 교환할 수 있을까? © Christina Hackmann/괴팅겐 대학교

많은 숲속의 나무들은 뿌리에서 자라는 곰팡이와 긴밀한 공생관계를 유지하고 있다. 이 균근은 두 파트너 모두에게 이점이 있다. 나무는 미세한 곰팡이 실의 광범위한 네트워크에서 물과 영양분의 혜택을 받고, 곰팡이는 나무의 광합성에서 당분을 얻는다. 이것은 사실이다. 또한 일부 책과 매체에서는 뿌리곰팡이의 지하 네트워크가 진정한 기적이라고 생각한다. 이에 따르면 이웃한 나무들은 이 "우드 와이드 웹"을 통해 영양분을 교환하고 서로 통신해야 한다.

실험에서 나무 쌍에 주목

숲속의 나무들은 실제로 곰팡이 네트워크를 통해 연결되어 있을까? Michela Audisio가 이끄는 괴팅겐 대학의 팀은 이제 이것을 실험에서 테스트했다. 이를 위해 그들은 시험 지역에 어린 너도밤나무와 더글라스 가문비나무를 쌍으로 심었다. 일부 듀오는 같은 종의 나무로 구성되었고 다른 쌍은 혼합되었다. 테스트를 위해 두 나무 중 하나에 동위원소 라벨이 붙은 탄소 원자가 포함된 영양 혼합물을 주었다.

일정 기간 순응케 한 후, 연구자들은 기증자 나무와 수혜자 나무의 뿌리와 나무뿌리 외부에 있는 두 나무의 균근 곰팡이에서도 샘플을 채취했다. 중탄소 동위원소 13C의 비율을 사용하여 팀은 곰팡이 네트워크가 한 나무에서 다른 나무로 영양분을 운반했는지와 이러한 영양분이 "수혜 나무"의 조직에 도달했는지를 확인할 수 있었다.

▲ 땅에서 나온 너도밤나무 뿌리는 공생 균근균으로 코팅되어 있음을 보여준다. © Michela Audisio/괴팅겐 대학교

이웃 나무에는 전파되지 않고 이웃 버섯에만 전파됨

결과:
영양분은 실제로 기증 나무의 뿌리에서 이웃 나무의 곰팡이 실까지 도달한다. 이러한 이동은 너도밤나무 쌍에서 가장 두드러졌지만, 종간 짝짓기에서도 발생했다. "우리의 결과는 너도밤나무와 더글러스 가문비나무 사이에도 공통 균근 네트워크가 존재한다는 것을 뒷받침한다"고 Audisio와 그의 동료들은 보고했다. 두 나무종(種) 모두 크게 다른 뿌리곰팡이 종을 보유하고 있지만, 동위원소로 표시된 영양분은 한 곰팡이 네트워크에서 다른 곰팡이 네트워크로 이동했다.

그러나 일반적으로 알려진 것과는 달리, 이러한 교환은 나무 사이가 아닌 뿌리 균류 사이에서만 일어나는 것으로 보인다. 생물학자들은 수용자 나무의 뿌리에서 동위원소 표지 영양소의 흔적을 찾을 수 없었다. Audisio와 그녀의 팀은 "라벨이 붙은 탄소가 나무의 이동 시스템으로 크게 이동하는 일은 없었다"고 보고했다. 따라서 어린 너도밤나무는 탄소를 다른 균근균(균근균은 곰팡이다. 세균, 원생동물과 구분하기 위해 진균류라고 함)에게 전달하지만 다른 나무에는 전달하지 않는다.

▲ 기증자(너도밤나무, Fagus sylvatica)가 획득한 13Carbon(C)의 추정 할당량; (a) 동일 종 화분(n = 6) 및 (b) 이종 종 화분(n = 6). 백분율은 기증자, 토양 및 수용자에서 측정된 과잉 13C(mg)의 ​​양을 각 화분의 총 13C 양에 대한 비율로 나타낸다. 수용자에게 할당된 양을 추정하기 위해 지하 구획이 분리된 수용자('대조군')에서 발견된 최대값을 뺐다. (출처:Ectomycorrhizal fungi of Douglas-fir retain newly assimilated carbon derived from neighboring European beech / New Phytologist)

나무 통신 대신 버섯 네트워크

"이 결과는 생태학에서 오랜 논쟁을 불러일으켰다. 나무가 실제로 협력적인 방식으로 서로 연결되어 있을까?"라고 Audisio는 말했다. 그들의 의견으로는 현재 실험 결과가 이에 반대된다. 이에 따르면 균근균은 네트워크를 형성하지만 이를 자체 목적으로 사용한다. 예를 들어, 탄소가 부족한 시기에 추가적인 탄소원을 개발하는 것이다.

그러나 곰팡이 네트워크는 숙주 나무에 대한 공급 및 데이터 라인 역할을 하지 않는다. "외생균근(균사가 세포밖에서만 존재하고 세포 안으로는 침입하지 않는 균근의 유형)곰팡이가 사심 없이 한 나무에서 다른 나무로 탄소를 전달할 것이라고 상상하기는 어렵다"라고 Audisio는 말했다. 연구원과 동료들에 따르면 '우드 와이드 웹(Wood Wide Web)'은 나무 네트워크라기보다는 버섯 네트워크에 가깝다.
(New Phytologist, 2024; doi: 10.1111/nph.19943)
출처: 괴팅겐 게오르그 아우구스트 대학교/Georg-August-Universität Göttingen

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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