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학칼럼이나기사를읽다보면흥미로운이야기가많습니다. 오늘은 한겨레사이언스에 게재된 이야기를 바탕으로 지구 밖 행성에서 식물을 키울 수 있는 잠시 살펴보도록 하겠습니다.
결론부터 말하면 달 토양에서도 식물은 싹을 틔울 수 있지만 성장 속도가 느리다.그렇다면 달에 인류를 위한 도시 건설은 가능할까.달 토양에서 식물은 싹을 틔울 수 있지만 성장 속도는 느리다.
달의 표토(오른쪽 식목발)에는 물을 밀어내는 성질(소수성)이 있어 물을 주면 방울처럼 맺어진다. 따라서 물을 잘 저어야 토양에 스며든다.유전정보를 모두 알고 있는 아기봉을 이용해 실험 결과가 국제학술지 ‘커먼ications biology’에 실렸습니다. # 아기봉(Arabidopsisthaliana)은 모델생물로 # 모델생물은 일반적으로 다른 생물에 비해 그 구조가 간단하고 사육 및 재배가 용이하며 다양한 실험이 가능하다는 특징을 공통으로 가지고 있습니다.
유전학을 연구하기 쉬운 실험 샘플의 특징을 가지고 있습니다. 오랫동안 다수의 연구자에 의해 널리 연구된 생물종의 총칭입니다. 우리가 생명과학에 대해 생각해보면 흔히 연상하는 쥐, 초파리, 효모, 대장균 등이 모델생물의 예입니다.실험의 신뢰성과 타당성을 높이는 실험군과 대조군 실험을 하려면 #실험군과 #대조군이 있어야 합니다. [실험군 – 달 표면 토양, 대조군 – 화산재 모사 토양]# 미항공우주국(#NASA)이 어렵게 11년간 요청해 얻은 #달 표면 토양은 고작 12g.아폴로 달 탐사선이 3회에 걸쳐 382kg 중에서 얻은 양입니다. 아주 소중한 이 토양을 윌 플레이트(Wallplate) 5mm 깊이의 화분 12개를 만들었습니다. 그리고 대조군으로 화산재로 만든 달 #모사 토양을 만들었습니다. 연구진은 과연 싹을 틔울 것인가. 반신반의… 결과는 성공이었습니다 거의 모든 달의 토양 화분에서 애기똥나무 싹이 돋아났습니다. 연구를 이끈 안나 리사 폴 교수는 달의 토양이 식물 #발아와 관련된 #호르몬 생체 신호를 방해하지 않았다는 것이 이를 증명한다고 말했습니다.
씨앗을 심은 지 6일 뒤인 회양나무, 달 모사 토양에서 기른 것(왼쪽)과 달 표토에서 기른 것(오른쪽). 출처: 한겨레 씨를 심은 지 이틀 뒤 싹이 돋아 대조군인 모사토양에서 모두 6일째까지 같은 발육 상태를 보였네.”그런데…….6일째부터 이상해지고 유전자 발현이 바뀐 잎에서 붉은 반점의 스트레스 징후를 보였다고 합니다.20일 후 흰강아지가 꽃을 피우기 직전 흰강아지를 수확하고 #유전자를 분석했습니다. 그 결과 염분과 금속, 활성산소에 노출된 식물에서 흔히 볼 수 있는 종류의 유전자 발현을 확인하였습니다. 즉 염분이 있는 토양이나 금속에 노출된 토양 등에서 자란 식물은 토양 환경의 영향을 유전자 발현이 정상 토양에서 발육할 때와 다른 발현 현상을 보인 것입니다. 우리가 건조환경에 많이 노출되면 환경에 적응하기 위한 유전자의 발현이 바뀌거나 화학물질이 노출됐을 때 유전자의 발현이 달라지듯이 가재에서 유전자의 발현이 바뀐 것입니다.식물이 달의 토양 환경을 스트레서로 인식하는 것으로 추론할 수 있다.연구진에 참여한 폴 교수
아폴로 11호, 12호, 17호에서 가져온 달의 표토(위 3열)와 달의 모사토(JSC1A맨 밑줄)에서 자란 흰강아지 수확 직전의 모습. 성장 속도가 확연히 다르다는 것을 알 수 있다. 출처 : 커뮤니케이션 바이올로지(한겨레)
위 사진을 보면 아폴로 11호, 12호, 17호에서 가져온 토양에서 자란 회양목에서 성장이 다른 것을 볼 수 있습니다. 이는 달에서 채취한 흙의 위치에 따라 식물의 성장 모습이 달랐음을 알 수 있습니다. 아폴로 11호의 경우는 얕은 곳에서 채취한 토양이지만 #태양풍에 더 많이 노출된 토양으로 이곳에서는 자란 갈매기가 스트레스의 징후를 더 많이 보인 것입니다. 특히 하나는 또 하나 성장하지 못하고 죽었습니다.죽었습니다.
달의 토양은 수분도 없고 미생물도 없는 흙으로 지구의 토양과는 다릅니다. 토양은 유기물을 포함하고 있는 흙을 의미합니다. 또한 지구처럼 대기가 없어 우주에서 날아오는 입자에 무방비로 노출되어 있습니다. 그런데 토양을 이루는 기본 구성물질은 같다는 점에서 적절한 물과 빛, 공기조건을 갖추게 되면 식물의 성장은 가능할 것으로 보고 있습니다.
주인공 마크 와트니는 감자 생산을 위해 CO2에서 O2를 분리하고 하이드라진 N2H4에서 수소를 분리해 물 H2O를 만들어 감자 농사를 지었다. 실제 2019년 네덜란드 와게닝겐대 연구진이 이런 방식으로 물을 생산한 것이 openagriculture 논문에 실렸다.
미국과 러시아, 중국은 2030년대 이후 달에 상주 기지를 둔다는 목표를 갖고 있습니다. 달기지를 놓으려면 거기서 #작물을 키워 먹을거리를 공급할 수 있는 환경을 구축한다면 두말할 나위가 없을 것입니다. 영화 # 마션의 마크 왓니처럼 화성 토양에서 감자 농사를 지으며 자급자족할 가능성도 멀지 않은가요.
실제로 우주정거장에서 상추에 이어 무를 수확했다. 사진 출처 : 하프포스트 코리아