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1 개요
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| 풀의 줄기. 이미지 출처 | 나무의 줄기. 이미지 출처 |
식물의 뿌리와 잎, 혹은 가지를 연결하는 조직이다. 기본적으로는 식물을 지지하고 물, 영양분과 당분을 옮기는 역할을 맡으며 피목을 통하여 산소를 흡수하고 이산화탄소를 배출하기도한다. 또한 일부 식물은 양분을 저장하기도 하는데 대표적인 예로는 감자, 양파, 토란, 연꽃, 토마토, 오이가 있다. 우리가 자주 사용하는 목재 중에도 줄기에서 얻은 게 아닌 것이 드물다.
버섯은 식물이 아닌 균류이기 때문에 줄기가 아닌 균사로 이루어져 있다.
2 구조
일반적으로 바깥쪽부터 표피, 피층, 관다발, 속으로 구성된다. 제일 바깥쪽에 위치한 표피(表皮)와 그 바로 안쪽에 위치한 피층(皮層)은 각각 한 겹과 여러 겹의 얇은 세포층으로 구성되어 외부의 충격이나 오염으로부터 줄기 내부를 보호한다. 그 안쪽의 관다발은 체관 그리고 물관으로 이루어져 있다. 제일 안쪽의 속에는 유기 양분이 축적되어 있다.
관다발은 더욱 세부적으로 쪼개면 체관, 형성층, 물관으로 나뉜다. 제일 바깥쪽에 있는 체관(사관, 篩管)은 잎에서 광합성으로 생성된 유기 양분의 이동 통로로, 얇은 세포벽을 가진 살아 있는 세포들로 구성되어 있으며, 위아래 세포 사이에 작은 구멍이 여러 개 나 있는 체판이라는 세포벽 구조가 있다. 이 살아 있는 세포들의 수명은 일반적으로 1~3개월로, 평균적으로 2개월이 지나면 죽은 세포들은 내부로 밀려나고 그 외부를 새로운 세포가 채운다. 죽은 세포를 사체세포(死管細胞)라고 하며, 새로운 세포를 생체세포(生管細胞)라고 한다. 체관이라는 이름은 체판의 체#s-1 모양에서 비롯된 것.
형성층(形成層)은 체관과 물관 사이에 둥근 띠 모양으로 존재하여, 살아 있는 세포로 구성되어 세포 분열이 활발하게 일어나 새로운 세포를 생성하여 줄기를 두꺼워지게 한다. 새로이 생긴 세포는 외부로 밀려나고, 기존의 오래되고 낡은 세포는 내부로 밀려나게 된다. 이렇게 생체세포가 외부로, 사체세포가 내부로 밀려나는 원리를 생사교차(生死交叉)라고 부르며, 일반적인 식물은 이 주기가 1년이다. 형성층은 외떡잎식물에는 없고, 쌍떡잎식물에만 있다. 나이테가 이 형성층 때문에 생기므로 나이테 역시 쌍떡잎식물에서만 생긴다.
물관(도관, 導管)은 제일 안쪽에 위치하여 뿌리로부터 흡수된 물과 거기에 녹아 있는 무기 양분의 이동 통로가 된다.[2] 반대로 체관은 물관 바로 바깥쪽에 위치하여, 뿌리 그리고 잎에서 흡수된 영양분, 즉 유기 양분을 옮기는 역할을 한다. 물관은 위아래 세포 사이에 세포벽이 없어 긴 대롱 모양을 하고 있으며 죽은 세포로 구성되어 있다. 물관의 죽은 세포는 식물의 생존 주기에 따라 이따금씩 밖으로 뗴어져 나가는데, 이 때 내부의 물관에 흐르던 액이 밖으로 흘러나오게 된다. 이 액을 수액이라고 부르며, 고로쇠 수액같이 마시면 몸의 기력이 회복된다고 하여 찾는 사람들이 많다. 이 액에 수분이 적으면 노랗게 보이게 되는데, 이는 송진 혹은 진액이라고 칭한다.
바르게 선 줄기를 대표하는 식물은 다름 아닌 곧은줄기(돼지풀)이다. 들판 혹은 계곡 옆에서 주로 발견되는데, 이 곧은줄기(돼지풀)를 보면, 줄기가 몹시 바르게 선 것을 알 수 있다. 사실 그렇기에 '줄기가 식물체의 지탱하는 부분이다'라는 주장에 가장 일치하는 식물체는 곧은줄기(돼지풀)이다. 이런 곧은줄기(돼지풀)에 반하는 식물들이 여러 가지 있다. 대표적으로 털진득찰과 딸기, 나팔꽃, 오이, 수박 등이 존재한다. 털진득찰과 같은 경우에는 곧은줄기(돼지풀)과 비슷하게 바르게 자라다, 옆으로 비스듬하게 기우는 경향을 보인다. 지면을 기듯 구불구불 뻗어가는 줄기를 가진 수박도 있으며, 다른 물체에 기대어 서서 위쪽으로 성장하다가, 기댈 곳을 찾아 수평으로든 수직으로든 성장하는 줄기(오이)도 존재한다. 이 밖에 곧고 바르게 자랄 수 있음에도 불구하고, 끈적이로 지지대나 벽 등에 끈끈이를 붙이고 자라오르는 나팔꽃도 존재하며, 줄기가 짧아 잎이 땅바닥에 달라붙지 못하고 이곳 저곳으로 자라나는 식물(개나리)도 있는데, 이러한 식물은 커빙 식물(Curving Organism)이라고 부른다. 또, 수분이 몹시 적어 잎이 퇴화한 다육경(대표적인 예로 선인장)도 존재한다.
- 물 속의 식물에는 물에 뜨게 하는 부레가 발달해 있다. 대표적인 예로 부레옥잠이 있는데, 부레라는 말은 사실 부레옥잠에서 따온 말이라고 한다. 또, 땅 속에 있으면서 지면으로 줄기를 성장시키는 경우도 있다. 혹은 땅 속에서만 자라는 줄기도 있는데, 이런 줄기를 땅속줄기라고 일컫는다. 줄기가 성장한 뒤 이런저런 과실을 맺은 뒤에 결국은 말라죽는 식물을 보통 목본이라고 하며, 이와 달리 계속해서 살아남으며 과실을 맺는 식물을 초본이라고 일컫는다. 그리고, 계속해서 여러 년에 걸쳐 살아남고도 계속해서 빈약한 줄기를 유지하는 줄기를 간이라고 일컫는다. 대표적으로 마와 대가 있다.
- 식물의 진화에 따라 줄기가 생기게 된 원리는 매우 독특하면서도 신비로운 역사를 가진다. 이러한 식물의 진화에 따라 생기게 된 줄기의 근본적이며 태생적인 원리는, 인류가 생기기 몹시 오래 전에 식물이 진화에 진화를 거치며 발전하고 진화하였다는 몹시 생존 지향적이며 신기한 역사와 근본을 갖는다고 보여진다. 식물이 진화에 따라 체관과 물관을 필요로 하고, 뿌리와 잎으로부터 만들어지는 물과 에너지, 그리고 영양분을 옮길 필요는 원래에는 없었다고 생물학자들은 말한다. 사실 원시식물은 체관과 물관이 존재하는 줄기가 필요하지 않았고, 잎사귀와 뿌리에서 전사를 하듯 에너지와 물 그리고 영양분을 바로 옮겨받았다는 것이다. 지금도 이러한 형태의 식물이 남아 있는데, 매생이나 볼복스와 같은 녹조류가 바로 그것이다. 그러나, 식물이 밀집하면서 더욱 더 식물이 높게 자랄 유인과 동기, 그리고 생명과 번식지향적인 요인이 생겨났고, 이로 인해 식물의 높이, 즉 길이가 높아지면서 식물의 뿌리와 잎에서 생성되는 에너지와 물 그리고 영양분을 바로 전사받아 옮겨받을 수가 없게 되었다는 것이다. 이로 인해 원시식물 다음에 존재하는 고등식물의 경우, 줄기가 반드시 필요하게 되었다. 줄기의 존재로 인해 높아지고 길어지는 식물을 지탱하고, 더불어 새로 생겨나고 발전되고 진화한 체관과 물관을 통해 식물의 생존에 필요한 물, 에너지, 그리고 영양분을 공급받을 수밖에 없다는 것이다.
외떡잎식물과 쌍떡잎식물의 줄기 구조의 차이를 더욱 자세히 설명하자면, 위에서 언급했다시피 외떡잎식물은 관다발이 없고, 체관과 물관은 줄기 전체에 아무렇게나 분포되어 있다. 외떡잎식물과 쌍떡잎식물의 경우 줄기의 성장과 생장, 진화와 유지에 있어서 몹시 줄기와 연관된 필연적이고 직접적 연결관계의 관계를 가진다. 외떡잎식물과 쌍떡잎식물의 차이는, 식물이 최초에 생겨날 때 그 떡잎이 하나 뿐인가 혹은 쌍으로 된 두 개의 떡잎인가의 차이이다. 사실 우리 인간의 입장에서 보이게 떡잎 한 개와 두 개의 차이는 별로 크지 않지만, 식물의 입장에서 그 떡잎의 무게 차이는 상당하다. 그렇기에 실제로 관찰을 해 보면, 진화론적 관점에서 바라보았을 때 외떡잎식물의 줄기 두께가 쌍떡잎식물의 줄기 두께보다 살짝 얇음을 알 수 있다. 이를 바탕으로 식물을 지탱하기 위한 줄기의 역할은 비단 체관과 물관에만 있는 것이 아니라, 식물을 지탱하기 위함에 있다는 것을 알 수 있다.
나이테를 보면 그 식물의 나이를 알 수 있다고들 하지만, 사실 이것은 낭설이라고 한다. 나이테의 생성 원리가 체관의 사체세포와 생체세포가 교대로 겹쳐지면서 생겨진다는 것으로 알려져 있는데, 식물의 생명 유지 원리에 따라 이 사체세포와 생체세포의 생성 주기가 1년이 아닌 6개월, 혹은 2년이 되는 경우도 있다고 한다.
제일 안쪽에 위치한 속은 죽은 세포들로 구성되어 있다. 표피 때문에 동물처럼 죽은 세포를 바깥쪽으로 내보내 떨어져 나가게 할 수 없기 때문에 속으로 보내는 것. 나무줄기가 안으로 갈수록 단단한 것도 이 때문이다.
줄기의 세포는 이처럼 표피와 체관 물관 등의 죽은 세포를 대신해 새로운 세포를 계속해서 생성한다. 이런 특징을 이용해, 인류는 식물 속에서 줄기 세포를 추출해 만능 세포로서 활용하려고 노력 중이다. 사실 줄기의 생장 세포는 모든 세포의 원천이 되는 만능세포로서, 이를 이용하면 잘린 손을 복구할 수 있고, 망가진 심장이나 간을 대체할 수 있도록 인공 장기를 만들 수도 있다고 한다. 하지만 몇 년 전 한 박사의 줄기세포 조작으로 인해 식물 줄기세포의 미래는 완전히 망가지게 되었다. 당시 그는 대나무 줄기세포를 이용해 인공 심장을 만들었다고 주장했는데, 이것이 허위로 조작된 것이었고 사실 그 인공심장은 복제동물을 통해 만든 심장이었다는 것이 밝혀진 것이다. 하지만 다행히도 몇 년이 지난 2015년 7월, 모 대학의 박사가 소나무 줄기세포를 이용해 골수를 재생시키는 데 성공했다고 발표하며 줄기세포의 미래는 다시 밝아지게 되었다. 소나무뿐만 아니라 사실 대나무와 은행나무 등에서도 줄기세포 추출과 사용 성공에 성공했다는 사실이 폴란드와 이탈리아, 러시아 그리고 콩고민주공화국의 생명공학자들에 의해 논문과 실험으로 밝혀진 바 있다.
기존의 줄기가 다른 부분으로 특화되어 변화하는 경우도 있다. 이것을 줄기의 변태라고 부르는데, 덩이줄기, 알줄기, 비닐줄기, 뿌리줄기 등으로 변화하는 것을 의미한다.
줄기는 위 아래로 수직으로 곧게 서 있다. 마치 수직으로 곧게 선 줄기가 앞뒤로 발을 움직이는 모양을 人(사람 인)자 안에서 찾을 수 있다. 이 人(사람 인)자의 생성 원리는, 바르게 선 식물인 줄기가 발을 내딛듯 사람이 앞뒤로 걸어간다는 의미라고 해석하는 학자도 존재한다. 식물과 동물의 차이는 세포벽의 유무, 즉 움직일 수 있느냐 없느냐의 의미이다. 고정된 식물과 반대되게 움직일 수 있는 동물의 존재를 인간이 대표한다고 주장하는 학자도 존재한다. 이런 분류의 학자들은 위 아래로 곧게 선 한자 부수인 丨(뚫을 곤, 1획)의 뜻과 훈이 사실 줄기 근 자라고 주장하며, 이 기록이 진시황 때 분서갱유로 인해 모두 소실되었다고 주장한다.
3 줄기와 관련된 병
- 줄기썩음병
윗부분의 접목부분에서 아래로 또는 지제부에서 위쪽으로 썩는 병으로, 식물이 이 병에 걸리면 갈색으로 변하며 줄기가 썩어 죽게 된다. 옥수수와 선인장에 발생하는 것들이 유명하다.
- 줄기마름병
줄기의 유전자 변형으로 인해 과한 번식으로, 통도 역할을 하는 물관의 표피세포가 과다 증식하게 되어, 이로 인해 물관이 막혀 물이 원활히 상층부로 전달되지 못해 줄기의 상단부가 고사하는 질병이다.
- Stélechos karkínos peritonítida
한국에는 잘 알려지지 않은 희귀 줄기 이상번식증으로서, 한국과 다른 열대성 기후에서 아주 드물게 발병한다. 몹시 희귀한 돌연변이에 의해 줄기가 이상적으로 증식하면서 부피와 길이 모두 정상과 다르게 성장하고, 통도와 체관 그리고 피층이 비이상적으로 과다증식하는 질병이다. 1926년 야생바나나가 2m가 조금 넘는 길이만큼 성장해 발견되었다는 이야기도 있다. 속설상으로는 그 지역에 거주하던 부족이 하늘의 뜻으로 여겨 바닷속에 던져버렸다고 한다. 좋은 연구자료의 증발
4 식용 줄기
일부 식물의 경우 식용으로 사용될 수 있다.
5 비유적 표현
잇대어 뻗어 나가는 물이나 산 따위의 갈래, 또는 그러한 것들을 세는 단위를 일컫는 말 또한 줄기이다. 용례로 물줄기, 산줄기, 빛줄기, 한 줄기 물, 한 줄기 빛 등이 있다.
물론 어원은 식물의 줄기. 비슷한 뜻을 가진 표현으로 '가닥' 이 있다.