상리공생

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상리공생

[ mutualism ]

상리공생은 공생에 참여하는 참가자 모두 서로에게서 이익을 얻는 공생으로 생태계에서 중요한 역할을 한다. 육상생태계와 해양생태계에서 모두 발견되며 다양한 관계가 알려져 있다.

목차

  1. 1.정의
  2. 2.상리공생의 중요성
  3. 3.사례
  4. 4.같이 읽기
  5. 5.참고문헌

정의

상리공생은 공생 형태의 하나로, 공생에 참여하는 서로 다른 두 종의 참가자 모두 이익을 얻는 상호작용이다. 한쪽만 이익을 얻고, 다른 한쪽은 이익도 손해도 보지 않는 편리공생과 구별되지만, 실제 자연상에서 상리공생과 편리공생을 구별하기란 쉬운 일이 아니다. 상리공생 중 생존에 필수적인 경우를 절대적 상리공생, 그리고 필수적이지 않은 경우를 조건적 상리공생이라 한다.1)

상리공생의 중요성

상리공생은 특별한 경우가 아니라 생물권 도처에서 발견할 수 있다. 호주 대보초(Great Barrier Reef)를 형성하고 있는 산호들은 광합성을 하는 조류와 공생하고 있다. 심해의 열수분출공에 사는 관벌레와 황화박테리아의 공생은 열수분출공 주변의 높은 생물다양성을 지탱한다. 식물은 대부분 곤충에 의해 수분이 매개되는 충매화인데, 곤충은 식물로부터 먹이를 얻는다. 이들 공생관계에 의해 육상생태계가 유지된다. 또한 식물의 90%는 곰팡이와 공생하여 균근을 형성하는데, 이들 균근들을 통해 식물의 뿌리는 효과적으로 수분과 무기양분을 흡수할 수 있다. 많은 초식동물들은 식물체의 섬유소를 분해하기 위해 장내 미생물의 도움을 얻는다. 따라서 생물계가 지속되기 위해서 상리공생은 필수적이라 할 수 있다.1)

사례

  • 중앙아메리카에 서식하는 특정 아카시아와 개미: 개미는 아카시아에서 음식과 거주공간을 얻는다. 아카시아는 개미로부터 다른 곤충과 주변 식물들에 대한 보호를 받는다. 아카시아의 가시는 크게 부풀어있고 안쪽에는 연한 속(수, pith)으로 가득차 있기 때문에 공생하는 개미는 속을 파내고 가시 안에서 거주한다. 아카시아는 잎에 꿀샘과 단백질체가 있어 개미에게 영양분을 공급한다. 개미는 공격적인 행동 패턴을 보이며, 해당 아카시아에 접근하는 다른 곤충과 주변 식생들을 제거하는 역할을 한다.1)2)

아카시아와 개미의 상리공생 (출처:GettyimagesKorea)

  • 산호초의 산호와 공생조류(zooxanthellae): 산호초 해역은 영양분이 부족한 열대바다에서 높은 생산성과 생물다양성을 가지는 독특한 특징을 가지고 있는데, 이는 산호와 조류가 공생하기 때문이다. 공생조류는 산호의 조직에서 높은 밀도로 서식하면서 산호로부터 영양분을 공급받고, 광합성을 통해 유기물을 합성하여 산호에게 공급한다.1)

산호와 공생조류 (출처:GettyimagesKorea)

  • 산호초와 갑각류: 산호는 다른 생물들과도 공생관계에 있는데, 주로 갑각류들에게 서식처와 먹이를 제공하면, 서식하는 갑각류들은 산호를 다른 포식자로부터 보호한다.1)
  • 식물과 균근: 균근은 약 4억 년 전부터 육상식물과 상리공생을 한 것으로 추정된다. 균근은 식물에게 무기물 영양분을 흡수할 수 있도록 하고 식물의 뿌리로부터 탄수화물을 얻는다. 균근에는 가장 보편적인 두 가지 종류가 존재하는데, 외생균근(수지상균근)과 내생균근이다. 균근은 인의 흡수에 특히 중요한 역할을 한다. 환경조건과 균근의 종에 따라서 균근이 식물체에 전달하는 영양분의 양이 달라지는데, 이 때문에 상리공생에서 기생까지 범위가 넓어질 수 있다. Nancy Johnson의 실험 (1993)에 의하면 공생균근은 비료처리에 의해 종 조성이 달라질 수 있으며, 비료처리를 통해 식물에 보다 덜 이득을 주는 상리공생균이 늘어남을 보였다.1)
  • 콩과식물과 뿌리혹박테리아: 뿌리혹박테리아가 질소를 고정하여 콩과식물에게 질소원을 공급하면, 콩과식물은 광합성 산물을 박테리아에 공급한다. 질소고정효소의 활성은 산소에 의해 억제되는데, 질소고정은 에너지를 많이 필요로 하기 때문에 박테리아에 산소 공급이 필요한 역설적인 상황에 놓인다. 이를 극복하기 위해 콩과식물은 레그헤모글로빈을 통해 뿌리 내 산소 농도를 낮게 유지하면서 동시에 뿌리혹박테리아에 산소를 공급한다.1)
  • 인간과 장내 미생물: 인간의 장은 혐기성 환경으로 수많은 미생물이 서식하는데, 이들은 생리학적으로 중요한 화학적 변환을 매개한다. 소화되지 않는 식물유래 탄수화물들, 펙틴, 섬유소, 헤미섬유소 등을 분해하여 추가적인 영양분을 얻을 수 있게 한다.3)

같이 읽기

참고문헌

1. Molles MC (2006) Ecology: concepts and applications 4th ed. McGraw-Hill, New York, 604
2. Janzen DH (1966) Coevolution of mutualism between ants and acacias in central America. International journal of organic evolution, 20: 249-275
3. Backhed F, Ley RE, Sonnenburg JL 등 (2005) Host-Bacterial Mutualism in the Human Intestine. Science, 307: 1915-1920