산림청 국립수목원(원장 김용하)은 12월에 국립수목원에서 들려주는 생물세상 엿보기로 나무가 겨울철 영하의 온도에서도 얼어 죽지 않고 살아갈 수 있는 과학적 원리를 소개하였다.

 가을에서 겨울로 계절이 바뀌면 식물들은 추운 겨울을 견디기 위한 새로운 준비를 한다. 초본식물은 땅위의 조직을 모두 포기한 채 땅속 뿌리조직만을 남김으로서 차가운 공기로부터 얼지 않도록 자신을 보호한다. 반면에 나무(목본식물)의 경우는 땅위의 조직이 그대로 남아 있기 때문에 겨울철 영하의 낮은 온도를 견딜 수 있는 나름대로의 기작을 만들어 왔다.

그 첫번째 방법으로 나무가 쉽게 얼지 않도록 체내 물의 양을 줄이고 빙점(어는점)이 낮은 물질로 채워 넣는 방식이다. 공기 중의 온도가 낮아지면 나무는 생장정지와 함께 호흡을 감소시키고 탄수화물의 이용을 줄임으로서 체내에 당류(sugar)와 지질의 함량을 증가시킨다. 이러한 과정을 통해 나무는 수분함량이 줄어들고 원형질의 어는점이 낮아져 추위에 견디는 힘이 강해진다. 순수한 물보다 소금물의 어는점이 낮은 원리와 같은 것이다.

 또 하나의 방식은 아포플라스트(apoplast)라고 불리는 세포 바깥부분의 공간에 부동단백질의 함량이 증가하는 것이다. 일반적으로 나무가 추위에 의한 피해(凍害)를 입는 과정은 세포를 둘러싸고 있는 액상의 층에 포함된 수분이 얼면서 얼음조각이 생기고 이 얼음조각이 확대되면서 세포에 물리적인 피해를 주게 된다.

부동단백질은 세포와 세포사이의 액상에 생긴 얼음조각 표면에 달라붙어 얼음조각이 확대되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한 부동단백질로 둘러 싸여진 얼음조각을 나무에게 단열재로서의 기능을 하게 함으로서 -40℃ 이하의 온도에서도 나무가 얼어 죽지 않고 살아 갈 수 있게 하는 것이다.