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[지식충전소] ‘식물은 무얼 먹고 자랄까’ 자연 광합성 연구는 400년 전부터 본격 시작

식물의 광합성에 대한 연구는 17세기까지 거슬러 올라간다. 1630년 벨기에 화학자 헬몬트는 식물이 무엇을 먹고 사는지에 대한 의문을 품고 연구를 시작했다. 그는 건조한 흙을 화분에 넣고 2.27㎏의 어린 나무를 심은 뒤 윗부분을 판자로 덮고 빗물과 증류수만으로 나무를 길렀다. 5년 후 어린 나무의 무게는 76.74㎏까지 증가했지만 흙은 겨우 0.06㎏ 줄어드는 데 그쳤다. 헬몬트는 이 실험으로 식물은 흙에서 양분을 얻어 자라는 것이 아니라 물만으로 자랄 수 있다고 결론을 내렸다.

100여 년 뒤인 1772년 영국의 과학자 조셉 프리스틀리는 타고 있는 촛불을 유리종 속에 넣으면 잠시 후 꺼지지만 여기에 식물을 함께 넣으면 오랫동안 촛불이 꺼지지 않는 것을 보고 촛불의 연소로 탁해진 공기가 녹색식물에 의해 정화된다는 것을 알아냈다. 또 식물과 동물을 각각 밀폐된 유리종 속에 넣어 두면 모두 죽지만 함께 넣어 두면 오랫동안 살 수 있다는 것을 알게 됐다. 식물은 이산화탄소를 먹고 산소를 뿜는 반면 동물은 그 반대라는 사실을 발견한 것이다.
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이후 과학자들은 19세기 들어 광합성을 하는 식물의 생장량은 흡수된 이산화탄소 양보다 많다는 사실에 근거해 광합성에는 이산화탄소와 함께 물이 필요하다는 결론을 얻었다. 곧이어 식물이 받아들이는 빛에너지는 화학에너지로 변해 화합물 속에 저장된다는 것도 발견하게 됐다.

최준호 기자
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