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감자는 뿌리채소인 고구마와 비슷해 보이지만, 줄기 부분이 비대해지면서 형성된 괴경 식물로 줄기채소다. 그런가 하면, 19세기 미국에서 채소인가 과일인가를 놓고 재판까지 벌어진 토마토는 과일이기도 하고 채소이기도 한 과채류로 구분된다. 매장에 놓인 감자와 토마토를 보면 비슷하다는 생각이 들까. 그렇지만, 약 900만 년 전까지만 해도 감자와 토마토는 같은 식물이었다는 재미있는 연구 결과가 나왔다.
중국, 캐나다, 독 3000만원 일, 미국, 영국 5개국 국제 공동 연구팀은 감자가 토마토에서 분리된 식물이라는 사실을 밝혀냈다. 이 연구에는 중국 선전 농업 게놈학 연구소, 화중 농업대, 난징 산림대, 운남 사범대, 난징 농업대, 농업과학원 화훼 연구소, 스촨대, 란저우대, 열대 농업과학원 열대 곡물 연구실, 캐나다 겔프대, 브리티시 컬럼비아대, 독일 막스 플랑크 생물학 연구소, 미국 씨티은행 신용대출 조지아대, 캘리포니아 데이비스대(UC 데이비스), 영국 에든버러 왕립 식물원, 런던 자연사 박물관이 참여했다. 이번 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 8월 1일 자에 실렸다.
‘땅속의 사과’라고 불릴 정도로 비타민C가 풍부한 감자는 고구마, 옥수수와 함께 대표적인 구황 작물이자, 밀, 쌀, 옥수수와 함께 세계 4대 작물로 꼽 외환카드 2x 알파 힌다. 남미 안데스 고원지대에서 기원전 5000년경부터 감자가 재배됐으며, 현재 전 세계적으로는 약 3600종의 감자가 있는 것으로 알려졌다. 감자는 덩이줄기라는 괴경 식물이지만, 일부 감자는 괴경을 갖지 않는다. 그래서, 식물학자들은 감자의 기원을 명확히 하고 있지 못하다.



소상공인연합회 감자(오른쪽)에는 칠레에서 자라는 에투베로숨(왼쪽)과 토마토의 유전자가 안정적이고 균형 있게 존재하는 것으로 나타났다. 중국 운남 사범대 제공


이에 연구팀은 재배 감자 450종과 야생 감자 56종의 게놈을 분석했다. 분석 결과, 모든 감자에는 칠레에서 재배되고 있는 감자의 한 종인 에토베로숨과 한국은행 토마토의 유전 물질이 안정적이고 균형 있게 섞여 있는 것이 발견됐다. 이는 감자가 두 종이 야생 교배되면서 만들어진 것이라는 것을 보여준다.
연구팀에 따르면, 에투베로숨과 토마토는 서로 다른 종이지만 약 1400만 년 전 공통 조상에서 분리됐으며, 분화된 후에도 약 500만 년 동안 상호 교배가 있었으며, 약 900만 년 전 지금처럼 덩이줄기(괴경)을 가진 감자 식물이 생겼다.
감자의 핵심인 괴경 형성 유전자의 기원을 추적했는데, 마스터 스위치 역할을 한 SP6A 유전자가 토마토 계통에서 왔다는 사실을 확인했다. 괴경을 형성하는 뿌리줄기의 성장을 조절하는 또 다른 중요한 유전자 IT1은 에투베로숨 계통에서 온 것으로 밝혀졌다. 이 두 유전자 중 하나라도 없으면 괴경인 감자는 생산되지 않는다고 연구팀은 설명했다.
이런 교배는 안데스산맥의 급격한 융기 시기와 맞물려 있고, 이 시기에 새로운 생태 환경이 형성되면서 가능한 것으로 나타났다. 지하에 영양분을 저장하는 괴경 덕분에 초기 감자는 변화하는 환경에 빠르게 적응할 수 있었고, 산악 지역의 혹독한 날씨를 견뎌낼 수 있었다. 이런 특성 때문에 온화한 초원지대부터 중남미의 고산 기후까지 다양한 생태 환경에서 생존할 수 있었다는 것이다.
연구를 이끈 산웬 황 중국 농업과학원 박사는 “이번 연구는 종(種)간 잡종화가 어떻게 새로운 형질의 진화를 촉발해 더 많은 종의 출연을 가능하게 하는지를 밝혀, 감자가 어디서 유래했는지에 관한 수수께끼를 풀어냈다”라며 “괴경의 진화는 감자에 혹독한 환경에서의 이점을 제공해 새로운 종의 폭발적 증가를 촉진했다”고 말했다.
유용하 과학전문기자