서로를 의지하는 극한의 개척자, 지의류 Lichen

[시리즈] 이것저것 미생물 이야기 · 실패로부터 시작된, 복어독(TTX) 생물학적 해독 연구사 30년 · 곰팡이의 자가 손상 제어 시스템, 보로닌체 Woronin body · 식물을 죽이는 작은 힘, 곰팡이의 감염전략 · 식물이 수억 년간 진화시켜온 면역 체계, PTI와 ETI · 곰팡이가 결정한 공룡의 퇴장과 포유류의 시작 — FIMS 가설 · 박테리아가 가진 플레어, OMV의 파지 교란 전략 · '아름다운' 바이러스, 튤립 파괴 바이러스 TBV · 두 얼굴을 가진 세균, Xanthomonas campestris · 곰팡이인듯, 그러나 곰팡이가 아닌 난균 Oomycete · 병원체 독성은 항상 감소하는가? 전염력-독성 상충 가설 · 플로리다 오렌지 제국의 종말, Candidatus Liberibacter · 자신으로부터 스스로를 보호하는 방법, 생물방제균 Trichoderma · 병에 걸리지 않는 무한 감자, 육종가들의 꿈 SCP-1689 · 맛있는 병원균, 문화가 된 병원균, 깜부기병 Ustilago maydis · 적의 적은 나의 친구, 미생물제초제 · 사냥꾼을 사냥하기, 미생물 간의 포식관계 역전 현상 길을 걷다 가로수를 바라보면 표면에 녹색의 딱지 같은 것이 덮여 있는 것을 자주 볼 수 있다. -다양한 지의류의 형태 언뜻 식물에 속하는 이끼라고 생각할 수 있지만, 이는 지의류Lichen이라는 독특한 유기체이다. -지의류의 구조. 균사 가닥(노란색)이 조류 세포(녹색)을 감아쥐고 있다 지의류란 균류와 광합성생물체(녹조류와 남세균)의 복합 공생체로 정의된다[1]. -극지의 바위를 뒤덮고 있는 지의류 이들은 현재까지 약 2만 종이 알려져 있으며, 나무껍질, 바위 표면, 춥고 건조한 곳 등 보통 생명체들이 살아가기 어려운 환경에서 강한 모습을 보인다. 본래 균류는 스스로 영양분을 생산할 수 없고, 대부분 시체를 분해해 영양원으로 사용하는 생활을 한다. -남세균(위)와 녹조류(아래) 반면 녹조류와 남세균은 광합성을 통해 스스로 영양분을 생산할 수 있다. 그렇기에 처음에는 이들의 관계가 균류가 조류를 포획하여 노예화하는 기생으로 추정되었다. 그러나 연구가 진행되자 상리공생 관계에 가깝다는 것이 드러났다. 공생체 내의 균류는 이 광합성 공생체가 만드는 탄수화물을 사용해 성장하고, 공생조류는 공생균류가 분비하는 물질을 통해 자외선과 건조 등에 대한 환경 저항성이 강해지고 천적으로부터 보호받는 관계를 구축한다. -지의류의 분류. 여러 종의 복합체임에도 단일 종처럼 학명이 부여되어 있다 공생 자체는 자연계에서 흔히 찾아볼 수 있지만, 지의류는 복합체 자체가 하나의 종처럼 생태적 위치를 가진다는 특징이 있다. -공생균류와 공생조류가 만나 지의류를 형성하는 과정 이처럼 겉보기에는 두 생물이 완벽히 하나가 된 것처럼 보이지만, 서로에 대한 의존성은 차이가 있다. 지의류를 형성하는 공생체들을 분석한 결과, 공생균류가 약 2만 종에 달하는 데 비해 공생조류는 약 200종에 불과하다. 그만큼 지의류의 성질에는 공생 조류보다 공생 균류의 영향이 강하다. 그러나 공생 조류는 균류가 없이도 독립적으로 자연에서 생존이 가능한 반면, 공생균류는 조류 없이 단독으로는 성장이 극도로 느리고 포자를 형성하지 못한 채 균사 형태로만 불완전하게 생존하는 경우가 많다. 불완전한 상태의 공생균류가 공생조류에 다가가면 균사를 휘감아 포획하고, 이후로 정상적인 생장과 활동을 개시할 수 있다. 연구 초기에는 균사가 조류 세포 표면을 더듬으며 호환성 공생체인지를 감지하는 촉각과 유사한 메커니즘으로 이해했으나, 얼마 뒤 공생 조류가 분비하는 화학물질에 이끌린다는 것을 알아내었다. -도둑공생 메커니즘 -숙주 지의류 P.omphalodes(상아색 판)에 붙어 도둑공생 생활을 하는 A.parmeliarum 개중에는 자유생활을 하는 조류를 붙잡는 것 대신 이미 다른 지의류가 포획한 공생조류를 몰래 훔쳐 사용하는 도둑공생(kleptosymbiosis) 생활사를 가지는 경우도 있다[2]. -지의류 Xanthoria parietina의 생애 주기. 3->7단계에서 떨어져 나온 포자가 공생조류와 다시 결합하는 과정이 표현됨 지의류의 생장은 군집 내의 균류가 포자를 형성해 퍼뜨리고, 해당 포자가 발아한 뒤 주위의 공생조류와 결합하는 방식으로 진행된다. 다른 방식으로는 지의류에서 엽체 일부가 떨어져 나온 뒤 별도로 생장하기도 한다. -지의류Lobaria pulmonaria내 여러 구성 생명체들 지의류는 그 자체로 하나의 생태계를 이루기도 한다. 지의류 1g에 수백만 마리의 박테리아(남세균 제외)가 공존한다는 추정치가 있으며, 질소와 인 등 필수적인 원소들을 가용화하여 지의류에 제공한다. 그리고 죽거나 오래된 지의류 조직을 분해하는 역할도 맡고 있다[3]. -Chrysothrix chrysovirus 1에 감염된 지의류 내 균사(화살표) 또한 내부에 바이러스도 존재한다. 아직 이에 대한 연구는 초기 단계이나, 바이러스가 지의류 내 여러 미생물들의 대사와 관련된 유전자를 가지고 있는 것이 알려져 군집 내 상호대사 조절에 관여할 가능성이 거론되고 있다[4]. 이처럼 지의류는 그 자체가 하나의 생명체의 모습을 가지면서도 동시에 여러 생명체들이 합쳐진 특이한 유기체이다. 지의류를 구성하는 생명체들은 서로 긴밀하게 협동하며 생존을 위해 1000종이 넘는 다양한 화합물을 만든다. 이 중 항암, 항염 등 유익한 효과를 보이는 물질들도 다수 확인되어 보건과 산업 분야에서도 주목하고 있다[5]. -데본기 지층에 남은 지의류 화석 -S.nanum 복원도 현재 화석으로 남은 가장 오래된 지의류는 약 4억 년 전 존재한 Spongiophyton nanum로 추정된다[6]. 당시 육상은 현재 지구보다 척박했으며, 먼저 육상으로 진출한 식물이 일부 균류와 협력하며 지표면을 식민화하고 있었다. 하지만 다른 일부 균류들은 각각 독자적으로 파트너로 식물 대신 조류를 선택했고, 식물이 미처 개척하지 못한 극한 지역을 식민화하며 육상 진출에 성공하였다. -남극의 위도에 따른 식생분포도 ★:남세균 공생 지의류 ☆M:이끼류 ☆L:녹조류 공생 지의류 지의류의 개척력은 척박한 남극 대륙의 식생 분포로도 나타난다. 관다발식물은 남극 반도 끝부분에서만 겨우 서식하고, 이끼류도 대륙 중심으로 들어갈수록 급감한다. 그러나 지의류는 남극점에서 불과 300km 남짓 떨어진 87도 부근에서도 12종이 발견된 바 있다[7]. 이러한 지의류의 개척력은 한 생명체로서가 아니라, 서로 다른 생명체 간의 협력에서 비롯된 힘이다. 혼자였다면 살아남기 어려웠을 생명들이, 수억 년 전부터 이어온 공생의 관계 속에서 서로를 의지하며 살아가고 있다. *생물학적으로는 이끼Moss와 지의류Lichen가 구분되나 광의의 의미에서는 이끼로 통칭하기도 함 *지의류의 대부분은 녹조류와 공생하며 남세균과 공생하는 종은 10%, 둘 모두와 공생하는 지의류는 2% 정도임 *정확한 정보는 참고문헌 참조 1.Grimm M, Grube M, Schiefelbein U, Zühlke D, Bernhardt J and Riedel K (2021) The Lichens’ Microbiota, Still a Mystery?. Front. Microbiol. 12:623839 2.Pichler, G., Muggia, L., Carniel, F. C., Grube, M., & Kranner, I. (2023). How to build a lichen: from metabolite release to symbiotic interplay. The New phytologist, 238(4), 1362–1378 3.Sigurbjörnsdóttir, M. A., Andrésson, Ó. S., & Vilhelmsson, O. (2016). Nutrient scavenging activity and antagonistic factors of non-photobiont lichen-associated bacteria: a review. World journal of microbiology & biotechnology, 32(4), 68. 4.Urayama, S. I., Doi, N., Kondo, F., Chiba, Y., Takaki, Y., Hirai, M., Minegishi, Y., Hagiwara, D., & Nunoura, T. (2020). Diverged and Active Partitiviruses in Lichen. Frontiers in microbiology, 11 5.Adenubi, O. T., Famuyide, I. M., McGaw, L. J., & Eloff, J. N. (2022). Lichens: An update on their ethnopharmacological uses and potential as sources of drug leads. Journal of ethnopharmacology, 298, 115657 6.Bruno Becker-Kerber et al. ,The rise of lichens during the colonization of terrestrial environments.Sci. Adv.11,eadw7879(2025) 7.Green, T.G.A., Sancho, L.G., Pintado, A. et al. Functional and spatial pressures on terrestrial vegetation in Antarctica forced by global warming. Polar Biol 34, 1643–1656 (2011). 출처: 싱글벙글 지구촌 갤러리 [원본 보기]



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