지구상에서 식물이라는 존재의 기원이 어떻게 되나요?
지구상에서 생물이 존재한 때는 바다에 있던 생물이 육지로 넘어왔을 때를 기점으로 육상 생물이 출연했다고 하는데요. 그런데 궁금한 점은 바다에서 육지로 넘어올 정도의 운동능력이 있었는데 어떻게 식물로 고정되어 고착화될 수 있었는지 아니면 식물은 이와 별도로 다르게 출연한 생물인지요?
안녕하세요.
식물의 기원은 지구 생명의 초기 진화 과정과 깊은 관련이 있으며, 육상 생물의 등장 이전인 약 15억~10억 년 전의 바다로 거슬러 올라갑니다. 식물은 본질적으로 광합성을 통해 에너지를 얻는 생물로, 그 기원은 광합성을 수행하는 원핵생물인 시아노박테리아(남세균)와의 공생에서 비롯된 것으로 보입니다. 현대 식물의 조상은 단세포 진핵생물(조류의 조상)이 시아노박테리아를 세포 내로 받아들여 세포 내 공생(endosymbiosis)을 통해 엽록체를 획득하면서 시작되었습니다. 이렇게 해서 생겨난 광합성 진핵생물 중 일부가 녹조류(green algae)로 진화했으며, 이 녹조류가 오늘날 육상 식물(embryophytes)의 직접적인 조상이 됩니다.녹조류는 오랜 시간 동안 바다에서 서식하다가, 약 4억 7천만 년 전(오르도비스기)에 일부가 육지로 진출하면서 진정한 육상 식물로 진화하게 됩니다. 이때 육상 식물로의 전이는 환경적 압력과 기회의 결과였습니다. 바다에서 육지로 이동한 초기 식물들은 자유롭게 움직이는 능력을 가진 생물들이 아니라, 이미 바닥에 고착해 사는 조류(예: 석회조류, 다시마류)였으며, 이동성 동물과는 전혀 다른 진화 경로를 밟고 있었습니다.즉, 식물은 운동 능력을 가졌던 생물이 고착된 존재로 바뀐 것이 아니라, 애초부터 움직이지 않고 광합성에 의존하는 정착성 생물로 진화한 존재입니다. 따라서 바다에서 육지로 올라올 때도, 동물처럼 이동을 통해 진출한 것이 아니라, 포자나 생식세포를 통해 주변 환경으로 퍼지면서 점진적으로 육지 환경에 적응해 나간 것입니다. 이러한 적응에는 물 저장 조직, 기공, 왁스층(큐티클), 지지 조직, 그리고 생식세포 보호 구조 같은 특화된 기능들이 점차 발달했으며, 이는 오늘날의 이끼류, 양치식물, 관다발식물로 이어지는 진화 흐름에서 관찰할 수 있습니다. 정리하자면, 식물은 운동 능력을 가진 동물에서 진화한 것이 아니라, 바다에 서식하던 광합성 조류가 환경 변화에 적응하면서 고정 생활을 이어간 채로 육지로 진출한 독립적인 생물 계통입니다. 그 진화는 이동보다는 광합성과 생존 전략의 최적화에 초점을 맞춘 방향이었으며, 이는 오늘날 식물들이 가지는 생태적 역할과도 밀접하게 연결되어 있습니다.
최초의 식물은 바다에 살던 녹조류로부터 진화했으며, 이들은 운동 능력을 가진 동물과는 다른 진화 경로를 거쳤습니다. 식물의 육상 진출은 약 4억 7천만 년 전 오르도비스기 후기에 수생 녹조류 중 일부가 육지 환경에 적응하면서 시작되었고, 이 과정에서 운동 능력보다는 건조한 환경에 견디고 햇빛을 효율적으로 흡수하는 방향으로 진화했습니다. 따라서 식물은 운동 능력을 가진 생물이 고착화된 것이 아니라, 처음부터 고착 생활에 적합한 형태로 진화하며 육상 생태계의 중요한 구성원이 되었습니다.
먼저 말씀하시는 '바다에서 육지로 넘어올 정도의 운동 능력이 있는 생물'은 주로 동물을 지칭하는 것입니다.
척추동물이 육상으로 진출한 시점은 약 3억 7천만 년 전 데본기로 추정하고 있으며, 지느러미가 다리로 변화하는 등 이동 능력을 갖추고 있었죠.
반면에 식물은 이보다 훨씬 빨리 육상에 적응하기 시작했습니다. 최초의 육상 식물은 약 4억 7천만 년 전 오르도비스기에 나타났다고 알려져 있습니다. 최초의 식물은 바다에 살던 녹조류에서 진화한 것으로 추정되는데, 처음에는 물가나 습한 환경에 제한적으로 서식하다가 점차 건조한 환경에 적응하며 육상 생태계를 형성하는 데 중요한 역할을 했습니다.
식물이 육상에 정착하면서 고착 생활을 하게 된 것은 나름의 생존 전략이었습니다.
먼저 식물은 햇빛을 받아 양분을 만드는 광합성을 합니다. 고정된 상태로 한곳에 뿌리를 내리고 있어야 안정적으로 햇빛을 받는 것에 유리합니다. 또한 식물은 뿌리를 통해 흙에서 물과 무기 양분을 흡수하는데, 이동하면서 다시 뿌리를 내려 양분을 찾는 것보다 한곳에 정착하여 뿌리를 내리는 것이 에너지 효율에서도 유리하고 양분 흡수에도 더 효율적입니다.
결론적으로 동물이 바다에서 육지로 이동 능력을 갖추고 진출한 것과 달리, 식물은 녹조류로부터 진화하여 육상 환경에 고착 생활을 하는 방식으로 적응해왔습니다. 동물의 육상 진출이 가능했던 것도 이미 육상에 식물이 번성하여 먹이와 서식 환경을 제공했기 때문이기도 합니다.
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
지구상의 생물이 존재하는 것은 공기와 물이 발생 그러니 생겨나고 나서 이후라고 예상 및 추론이 되고 있습니다.