마늘은 왜 여러 조각으로 나눠져 있을까

마늘 한 쪽은 독립된 '줄기와 잎' 지닌 복제체...수천 년 복제 재배 반복되며 돌연변이

우리가 매일 식탁에서 접하는 마늘이 사실은 씨앗도 없이 수천 년간 스스로를 복제해 온 '클론 군단'이라는 사실을 아는 사람은 많지 않다. 마늘을 깔 때 하나의 구근이 여러 개의 '쪽'으로 자연스럽게 갈라지는 기묘한 메커니즘 뒤에는 수천 년에 걸친 인류의 농경 역사와 유전자 변형의 비밀이 숨어 있다. 

음식과 요리에 얽힌 과학을 다루는 유튜브 채널 '미닛푸드(MinuteFood)'는 마늘 한 쪽에 숨겨진 생물학적 구조와 인류의 재배 역사가 마늘에 미친 영향을 조명했다. 이 내용은 지난 14일 IT 전문 매체인 기가진 등을 통해 보도됐다.

일반적인 마늘은 여러 쪽이 모여 하나의 구근을 형성한다. 반면 껍질을 벗겨도 쪽이 나뉘지 않고 알 전체가 하나로 돼 있는 '외알마늘(솔로 갈릭)'도 존재하는데, 이는 생육 과정에서 구근이 분할되는 데 필요한 환경 조건이 갖춰지지 않았을 때 나타나는 현상이다.

마늘은 각 조각을 땅에 심으면 어미 개체와 동일한 DNA를 가진 복제체로 자란다.(출처=클립아트코리아)

마늘이 여러 쪽으로 나뉘는 근본적인 목적은 각각의 조각에서 새로운 그루를 키워 자손을 늘리는 '무성생식'을 하기 위해서다. 마늘 한 쪽의 내부에는 이미 작은 잎과 줄기가 들어 있어, 땅에 심기만 하면 어미 개체와 완전히 동일한 DNA를 가진 복제체로 자란다. 부엌에 오래 둔 마늘에서 싹이 나는 것 역시 내부에 숨어 있던 잎과 줄기가 자라나는 과정이다.

이처럼 꽃을 피워 수분하고 씨앗을 만드는 복잡한 과정 없이 쪽을 심는 것만으로 대량 번식이 가능한 무성생식의 편의성은 마늘이 전 세계 다양한 요리 문화에 자리 잡는 핵심 동력이 됐다. 하지만 무성생식에만 의존하는 재배 방식은 유전적 치명상을 남겼다. 유성생식의 경우 두 개체의 DNA가 섞이면서 유해한 돌연변이가 자연스럽게 걸러지지만, 무성생식은 복제 과정에서 발생한 돌연변이가 다음 세대로 그대로 물려지기 때문이다.

현대 재배 마늘의 야생 조상은 유성생식과 무성생식을 모두 활용했을 것으로 추정된다. 그러나 인간이 수천 년 동안 씨앗을 받기보다는 알이 크고 쪽으로 번식하기 쉬운 마늘만 골라 복제 재배를 반복하면서, 마늘의 게놈에는 씨앗 형성 관련 유전자를 중심으로 수많은 돌연변이가 축적됐다. 그 결과 현대의 재배 마늘은 꽃을 피우고 씨앗을 맺는 유성생식 능력을 거의 완전히 상실했다.

유성생식을 할 수 없어 유전적 다양성이 극도로 고갈된 재배 마늘은 신종 병충해나 급격한 기후변화와 같은 미래의 환경 위협에 매우 취약하다. 이에 학계와 식물학자들은 마늘이 잃어버린 유성생식 능력을 복원하고 유전적 다양성을 확보해 향후 발생할지 모를 식량 위기에 대비하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있다.