식물의 표면에 있는 털은 단순한 장식이 아니라 생존을 위한 필수 방어 시스템이다. 특히 토마토는 그 털 끝에 살충 기능이 있는 물질을 생산하는 특수한 샘세포를 갖추고 있어 자연적으로 해충을 물리치는 능력을 갖추고 있다. 그러나 지금까지 이러한 토마토 털이 어떻게 발달하고 조절되는지에 대한 메커니즘은 과학계에서 미스터리로 남아있었다.

 

최근 국내 연구진이 이 미스터리를 풀어내는 중요한 발견을 했다. 서울대 강진호 국제농업기술대학원 교수팀은 전남대 김정일 교수팀, 경상대 박순주 교수팀과 함께 토마토 털 발달에 관여하는 핵심 유전자를 세계 최초로 규명하는 데 성공했다. 이 연구결과는 1월 24일 국제학술지 '원예 연구(Horticulture Research)'에 게재되어 세계적인 주목을 받고 있다.

 

연구팀은 최신 유전자 편집 기술인 '크리스퍼(CRISPR)'를 활용해 토마토 털 발달의 비밀을 파헤쳤다. 그 결과 '헤어3(Hair3)'와 '헤어4(Hair4)'라는 두 단백질이 기존에 알려진 토마토 털 발달 유전자인 '울리(Wo)' 단백질과 상호작용한다는 사실을 발견했다. 이 상호작용은 Wo 유전자의 발현을 촉진하며, 이어서 Wo 단백질은 'Wox3b'와 'MX1' 등 다른 털 발달 유전자들의 발현을 촉진한다.

 

쉽게 말해, 연구팀은 토마토가 자신을 보호하기 위한 털을 만들어내는 과정에서 가장 상위에 위치한 '지휘자' 역할을 하는 단백질과 그 작동 메커니즘을 세계 최초로 밝혀낸 것이다. 이는 마치 오케스트라에서 지휘자가 누구인지, 그리고 그 지휘자가 어떻게 다른 연주자들을 이끄는지를 발견한 것과 같다.

 

이번 연구의 의의는 단순한 학문적 호기심 충족을 넘어선다. 연구팀은 이 발견이 해충 저항성 식물 개발을 위한 중요한 과학적 근거를 마련했다고 평가한다. 식물이 자체적으로 생산하는 천연 방어 시스템을 강화함으로써, 화학 농약에 의존하지 않고도 병해충으로부터 작물을 보호할 수 있는 새로운 방법을 개발할 수 있는 길이 열린 것이다.

 

"이번 연구는 식물 기반 천연 농약과 고부가가치 이차대사물질 생산을 위한 플랫폼 개발에 크게 기여할 것"이라고 연구팀은 밝혔다. 이는 환경 친화적인 농업 방식으로의 전환과 함께, 식물이 생산하는 다양한 유용 물질을 활용한 신산업 창출에도 기여할 것으로 기대된다.

 

이제 과학자들은 이 핵심 유전자들을 조절함으로써 식물이 더 효과적으로 자신을 방어할 수 있도록 돕는 기술을 개발할 수 있게 되었다. 화학 농약의 사용을 줄이면서도 작물 생산성을 높일 수 있는 지속 가능한 농업의 새로운 장이 열리고 있는 것이다.