How we can make crops survive without water | Jill Farrant

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TED


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번역: Ju Hye Lim 검토: Jihyeon J. Kim
00:12
I believe that the secret to producing extremely drought-tolerant crops,
0
12840
4216
전세계에 식량안보를 어느 정도 제공할 수 있는
00:17
which should go some way to providing food security in the world,
1
17080
3216
가뭄을 견딜 수 있는 농작물을 생산할 수 있는 비밀은
00:20
lies in resurrection plants,
2
20320
2696
부활초에 있습니다.
00:23
pictured here, in an extremely droughted state.
3
23040
3136
사진을 보시면, 가뭄이 심각한 상태입니다.
00:26
You might think that these plants look dead,
4
26200
2856
식물이 죽은 것처럼 보일 수도 있지만
00:29
but they're not.
5
29080
1296
죽은 게 아닙니다.
00:30
Give them water,
6
30400
1456
물을 주면
00:31
and they will resurrect, green up, start growing, in 12 to 48 hours.
7
31880
5440
12-48시간 안에 다시 살아나서 파릇해지고, 자라기 시작합니다.
00:38
Now, why would I suggest
8
38320
1296
가뭄을 견딜 수 있는 농작물을
00:39
that producing drought-tolerant crops will go towards providing food security?
9
39640
4440
생산하는 것이 식량 안보에 도움이 된다고 제가 왜 주장할까요?
00:45
Well, the current world population is around 7 billion.
10
45040
3896
현재 세계 인구는 약 70억 입니다.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
48960
2496
2050년도가 되면
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
51480
2696
90-100억명이 될 것으로 예상됩니다.
00:54
with the bulk of this growth happening in Africa.
13
54200
2880
주로 아프리카의 인구 증가 때문이죠.
00:57
The food and agricultural organizations of the world
14
57880
2456
세계의 식량 및 농산물 기구들은
01:00
have suggested that we need a 70 percent increase
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60360
3136
이 수요를 충족시키기 위해서는
01:03
in current agricultural practice
16
63520
2176
현재 농산물 생산에서 70%를 증가시켜야 한다고 했습니다.
01:05
to meet that demand.
17
65720
1240
01:07
Given that plants are at the base of the food chain,
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67720
2696
식물이 먹이사슬의 가장 밑바닥에 있다는 것을 고려할 때
01:10
most of that's going to have to come from plants.
19
70440
2320
그 중 대부분은 식물에서 나와야겠지요.
01:13
That percentage of 70 percent
20
73360
2696
70%라는 수치는
01:16
does not take into consideration the potential effects of climate change.
21
76080
4216
기후변화로 초래될 수 있는 영향을 고려하지 않은 것입니다.
01:20
This is taken from a study by Dai published in 2011,
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80320
4240
이건 다이(Dai)의 연구 결과를 가져온 겁니다.
01:25
where he took into consideration
23
85240
1936
기후변화의 잠재적 영향을 모두 고려해서
01:27
all the potential effects of climate change
24
87200
2376
01:29
and expressed them -- amongst other things --
25
89600
2136
강우량 부족이나 불규칙한 강우로 인해
01:31
increased aridity due to lack of rain or infrequent rain.
26
91760
4616
심해진 건조도같은 다른 요소들과 같이 표시한 것입니다.
01:36
The areas in red shown here,
27
96400
1776
빨간색으로 칠해진 지역은
01:38
are areas that until recently
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98200
2056
최근까지도
01:40
have been very successfully used for agriculture,
29
100280
3176
매우 성공적으로 농업에 이용되었던 지역이지만
01:43
but cannot anymore because of lack of rainfall.
30
103480
2400
더 이상 강우량 부족으로 그럴 수 없게 된 곳입니다.
01:46
This is the situation that's predicted to happen in 2050.
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106640
2920
이게 2050년이 되면 일어날 것으로 예측되는 상황입니다.
01:50
Much of Africa, in fact, much of the world,
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110840
2176
아프리카의 대부분은, 아니 사실 지구의 대부분은
01:53
is going to be in trouble.
33
113040
1896
큰 곤경에 빠질 겁니다.
01:54
We're going to have to think of some very smart ways of producing food.
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114960
3656
식량을 생산할 수 있는 매우 영리한 방법을 생각해내야 할 겁니다.
01:58
And preferably among them, some drought-tolerant crops.
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118640
3296
그 중에 가뭄에 내성이 있는 작물들이 가장 낫습니다.
02:01
The other thing to remember about Africa is
36
121960
2056
아프리카에 대해 기억해야 할 또 다른 사실은
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
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124040
2800
농업의 대부분이 비에 의존한다는 겁니다.
02:08
Now, making drought-tolerant crops is not the easiest thing in the world.
38
128080
3456
가뭄에 내성이 있는 농작물을 만드는 것이 쉬운 일은 아닙니다.
02:11
And the reason for this is water.
39
131560
2416
물 때문에 그렇습니다.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
134000
3136
물은 지구 상의 모든 생명에게 필수적입니다.
02:17
All living, actively metabolizing organisms,
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137160
4135
물질대사가 활발한 모든 생물은
02:21
from microbes to you and I,
42
141320
2056
미생물에서부터 저와 여러분들까지도
02:23
are comprised predominately of water.
43
143400
2336
거의 물로 구성되어 있습니다.
02:25
All life reactions happen in water.
44
145760
2536
모든 생물 반응은 물 속에서 일어납니다.
02:28
And loss of a small amount of water results in death.
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148320
3016
소량의 물을 잃어도 죽게 됩니다.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
151360
2056
우리는 65%가 물로 이루어져 있습니다.
02:33
we lose one percent of that, we die.
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153440
1720
그 중에 1%를 잃으면 죽습니다.
02:35
But we can make behavioral changes to avoid that.
48
155840
2720
하지만 그걸 행동을 바꿔서 피할 수 있습니다.
02:39
Plants can't.
49
159920
1576
식물은 그렇게 못합니다.
02:41
They're stuck in the ground.
50
161520
1616
땅에 묶여있어요.
02:43
And so in the first instance they have a little bit more water than us,
51
163160
3376
우선 식물은 우리보다 물을 조금 더 많이 보유하고 있습니다.
02:46
about 95 percent water,
52
166560
1256
95%가 물로 이루어져 있어요.
02:47
and they can lose a little bit more than us,
53
167840
2096
그리고 우리보다 조금 더 많이 물을 잃을 수 있습니다.
02:49
like 10 to about 70 percent, depending on the species,
54
169960
2960
종에 따라 10%에서 70%까지도요.
02:54
but for short periods only.
55
174000
1360
하지만 잠깐 동안만 입니다.
02:56
Most of them will either try to resist or avoid water loss.
56
176680
4176
대부분은 저항하거나 물 손실을 피하려고 노력할 겁니다.
03:00
So extreme examples of resistors can be found in succulents.
57
180880
3936
저항하는 식물들의 극단적인 예에는 다육 식물이 있습니다.
03:04
They tend to be small, very attractive,
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184840
2816
다육 식물은 주로 작고 매우 매력적입니다.
03:07
but they hold onto their water at such great cost
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187680
2736
하지만 많은 희생을 치르면서 물을 지키기 때문에
03:10
that they grow extremely slowly.
60
190440
2000
매우 천천히 성장합니다.
03:13
Examples of avoidance of water loss are found in trees and shrubs.
61
193440
4576
수분 손실을 피하는 예에는 나무와 관목이 있습니다.
03:18
They send down very deep roots,
62
198040
1576
그들은 뿌리를 매우 깊게 내려서 지하수를 이용합니다.
03:19
mine subterranean water supplies
63
199640
1696
03:21
and just keep flushing it through them at all times,
64
201360
2456
언제든지 지하수를 이용해 싹을 틔우고 수분을 유지합니다.
03:23
keeping themselves hydrated.
65
203840
1856
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
205720
1976
오른쪽에 있는 것이 바오밥 나무입니다.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
207720
2056
거꾸로 선 나무라고도 부릅니다.
03:29
simply because the proportion of roots to shoots is so great
68
209800
3776
뿌리에서부터 싹까지의 비율이 너무 커서
03:33
that it looks like the tree has been planted upside down.
69
213600
2696
거꾸로 심어진 나무처럼 보이기 때문이죠.
03:36
And of course the roots are required for hydration of that plant.
70
216320
3240
물론 뿌리는 수분 유지를 위해 필요합니다.
03:40
And probably the most common strategy of avoidance is found in annuals.
71
220760
4520
가장 흔한 회피 전략은 한해살이 식물에서 볼 수 있습니다.
03:45
Annuals make up the bulk of our plant food supplies.
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225840
3176
한해살이 풀은 우리의 식량 공급의 대부분을 차지합니다.
03:49
Up the west coast of my country,
73
229040
1696
우리나라의 서부해안은
03:50
for much of the year you don't see much vegetation growth.
74
230760
3536
일년 중 대부분은 초목이 자라지 않습니다.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
234320
2656
하지만 봄비가 오면 이렇게 됩니다.
03:57
flowering of the desert.
76
237000
1240
사막에 꽃이 피어나요.
03:59
The strategy in annuals,
77
239000
1856
한해살이의 전략은
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
240880
2360
우기에만 자라는 것입니다.
04:03
At the end of that season they produce a seed,
79
243960
2296
계절 막바지에 한해살이 풀은 씨앗을 만듭니다.
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
246280
2816
씨앗은 8%-10%만 물로 이루어져서 마른 상태입니다.
04:09
but very much alive.
81
249120
1656
그래도 살아있습니다.
04:10
And anything that is that dry and still alive,
82
250800
2896
이렇게 건조한데도 살아있는 것을
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
253720
1480
우리는 건조내성이라고 부릅니다.
04:15
In the desiccated state,
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255840
1416
마른 상태로
04:17
what seeds can do is lie in extremes of environment
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257280
2656
씨앗은 오랜 시간동안 극한의 환경에서
04:19
for prolonged periods of time.
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259960
1656
가만히 있을 수 있습니다.
04:21
The next time the rainy season comes,
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261640
2216
다음 우기가 오면
04:23
they germinate and grow,
88
263880
1496
씨앗은 싹을 틔우고 자랍니다.
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
265400
1880
다시 순환되는 것이죠.
04:28
It's widely believed that the evolution of desiccation-tolerant seeds
90
268120
4056
건조내성이 있는 씨앗의 진화는 꽃 피는 식물, 즉 속씨식물의
04:32
allowed the colonization and the radiation
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272200
2176
식민지화와 발산을 가능하게 했다고 많은 사람들은 믿습니다.
04:34
of flowering plants, or angiosperms, onto land.
92
274400
3520
04:38
But back to annuals as our major form of food supplies.
93
278960
3160
어쨌든, 한해살이 식물이 식량의 주공급원이라는 얘기로 돌아가서
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent of our plant food supplies.
94
282800
4720
밀과 쌀, 옥수수는 우리의 식물 식량 공급의 95%를 차지합니다.
04:48
And it's been a great strategy
95
288480
1536
그리고 매우 좋은 전략을 쓰고 있죠.
04:50
because in a short space of time you can produce a lot of seed.
96
290040
3176
단시간에 많은 씨앗을 생산할 수 있으니까요.
04:53
Seeds are energy-rich so there's a lot of food calories,
97
293240
2620
씨앗은 열량이 높아서 칼로리가 높기 때문에
04:55
you can store it in times of plenty for times of famine,
98
295884
3920
기근을 대비해 많이 저장해 둘 수 있습니다.
05:00
but there's a downside.
99
300480
1240
하지만 단점이 있죠.
05:02
The vegetative tissues,
100
302560
1376
영양조직이
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
303960
2176
그러니까 한해살이의 뿌리와 잎은
05:06
do not have much
102
306160
1256
선천적 저항이나 회피, 내성의 성질이 별로 없습니다.
05:07
by way of inherent resistance, avoidance or tolerance characteristics.
103
307440
4096
05:11
They just don't need them.
104
311560
1296
필요가 없으니까요.
05:12
They grow in the rainy season
105
312880
1416
우기에 자라서
05:14
and they've got a seed to help them survive the rest of the year.
106
314320
3376
남은 해를 살아남을 수 있는 씨앗을 갖고 있잖아요.
05:17
And so despite concerted efforts in agriculture
107
317720
2696
그래서 농업 분야에서 농작물의 저항, 회피, 내성의 성질을
05:20
to make crops with improved properties
108
320440
2536
특히, 그 중에도 우리가
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
323000
2176
어떻게 작용하는지 알 수 있는
05:25
particularly resistance and avoidance
110
325200
1896
좋은 표본이 있는 저항과 회피의 성질을
05:27
because we've had good models to understand how those work --
111
327120
2896
향상시키려고 혼신의 힘을 다하는데도
05:30
we still get images like this.
112
330040
2336
여전히 이런 결과물을 얻습니다.
05:32
Maize crop in Africa,
113
332400
1456
아프리카에서 옥수수가
05:33
two weeks without rain
114
333880
1416
2주동안 비가 내리지 않자 죽었습니다.
05:35
and it's dead.
115
335320
1200
05:37
There is a solution:
116
337560
1240
해결책은 있습니다.
05:39
resurrection plants.
117
339520
1240
부활초입니다.
05:41
These plants can lose 95 percent of their cellular water,
118
341320
3776
부활초는 세포수분의 95%가 손실되어도
05:45
remain in a dry, dead-like state for months to years,
119
345120
3856
몇 달에서 몇 년까지도 말라 죽은 것 같은 상태로 있습니다.
05:49
and give them water,
120
349000
1736
물을 주면
05:50
they green up and start growing again.
121
350760
1880
다시 푸른색으로 변해서 자라납니다.
05:53
Like seeds, these are desiccation-tolerant.
122
353560
3296
씨앗처럼 건조내성을 갖고 있죠.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes of environmental conditions.
123
356880
4120
씨앗처럼 극한의 환경도 견딜 수 있습니다.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
361760
2016
이건 정말 희귀한 현상입니다.
06:03
There are only 135 flowering plant species that can do this.
125
363800
4376
이런 일을 할 수 있는 꽃식물은 135종밖에 없습니다.
06:08
I'm going to show you a video
126
368200
1416
이 세 종의 식물이
06:09
of the resurrection process of these three species
127
369640
2616
부활하는 과정을 순서대로 보여주는 영상을 보여드릴게요.
06:12
in that order.
128
372280
1216
06:13
And at the bottom,
129
373520
1256
맨 밑에 있는 것은
06:14
there's a time axis so you can see how quickly it happens.
130
374800
2736
얼마나 빠른 속도로 일어나는지를 보여주는 시간 축입니다.
06:56
(Applause)
131
416160
2040
(박수)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
422240
1536
꽤 놀랍죠?
07:03
So I've spent the last 21 years trying to understand how they do this.
133
423800
4216
저는 지난 21년동안 이것이 어떻게 가능한지를 연구했습니다.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
428040
2400
어떻게 죽지 않고 마를까?
07:11
And I work on a variety of different resurrection plants,
135
431080
2776
그리고 여기 수분이 있는 상태와 건조한 상태가 사진으로 나와있는
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
433880
2416
다양한 종의 부활초를
07:16
for a number of reasons.
137
436320
1456
갖가지 이유로 연구해 왔습니다.
07:17
One of them is that each of these plants serves as a model
138
437800
2856
그 중 하나는 이 식물들이 각각 제가 가뭄 내성으로 만들고 싶어하는
07:20
for a crop that I'd like to make drought-tolerant.
139
440680
2376
작물들의 견본 역할을 하기 때문입니다.
07:23
So on the extreme top left, for example, is a grass,
140
443080
2936
일례로, 맨 위의 왼쪽 끝에 있는 것은 풀입니다.
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
446040
2256
에라그로스티스 닌덴시스예요.
07:28
it's got a close relative called Eragrostis tef --
142
448320
2376
많은 분들이 테프로 알고 계시는 에라그로스티스 테프의
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
450720
2016
가까운 친척이죠.
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
452760
1736
에티오피아에서 주식으로 쓰이는데
07:34
it's gluten-free,
145
454520
1256
글루텐이 없습니다.
07:35
and it's something we would like to make drought-tolerant.
146
455800
3016
우리가 가뭄을 견딜 수 있게 만들고 싶어하는 작물입니다.
07:38
The other reason for looking at a number of plants,
147
458840
2416
다양한 종을 연구하는 또 다른 이유는
07:41
is that, at least initially,
148
461280
1376
적어도 저는 초반에는 알아내고 싶었습니다.
07:42
I wanted to find out: do they do the same thing?
149
462680
2256
다들 하는 게 똑같을까?
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
464960
1696
그 많은 수분을 잃고서도
07:46
to be able to lose all that water and not die?
151
466680
2576
죽지 않기 위해 쓰는 방법이 똑같을까?
07:49
So I undertook what we call a systems biology approach
152
469280
2696
그래서 시스템생물학이라는 접근법을 사용했습니다.
07:52
in order to get a comprehensive understanding
153
472000
2176
건조내성을 종합적으로 이해하기 위해서요.
07:54
of desiccation tolerance,
154
474200
2016
07:56
in which we look at everything
155
476240
1456
생태생리학적 수준에서
07:57
from the molecular to the whole plant, ecophysiological level.
156
477720
2912
분자에서부터 식물 전체까지 모두 들여다보았습니다.
08:00
For example we look at things like
157
480657
1634
예를 들어, 우리가 주의깊게 본 것들은
08:02
changes in the plant anatomy as they dried out
158
482316
2197
말라가면서 나타나는 식물의 해부학적, 초미세 구조의 변화였습니다.
08:04
and their ultrastructure.
159
484537
1239
08:05
We look at the transcriptome, which is just a term for a technology
160
485800
3176
그리고 전사체 구조를 봤어요. 그냥 기술적인 용어인데
08:09
in which we look at the genes
161
489000
1416
건조되는 것에 대응하여
08:10
that are switched on or off, in response to drying.
162
490440
2416
켜지고 꺼지는 유전자를 본 겁니다.
08:12
Most genes will code for proteins, so we look at the proteome.
163
492880
3216
대부분의 유전자는 단백질에 유전 암호를 지정하기에 단백질 유전 정보를 봤어요.
08:16
What are the proteins made in response to drying?
164
496120
2400
건조될 때 생성되는 단백질은 어떤 것일까요?
08:19
Some proteins would code for enzymes which make metabolites,
165
499480
3896
어떤 단백질은 대사 물질을 생성하는 효소에 유전 암호를 지정합니다.
08:23
so we look at the metabolome.
166
503400
1576
그래서 대사체를 들여다 봤습니다.
08:25
Now, this is important because plants are stuck in the ground.
167
505000
3296
식물은 땅에 박혀있기 때문에 이게 중요합니다.
08:28
They use what I call a highly tuned chemical arsenal
168
508320
4096
식물은 제가 쓰는 말로 고도로 준비된 화학적 무기고를 사용합니다.
08:32
to protect themselves from all the stresses of their environment.
169
512440
3416
환경이 주는 모든 스트레스로부터 자신을 보호하기 위해서죠.
08:35
So it's important that we look
170
515880
1496
그렇기 때문에 건조 과정에서
08:37
at the chemical changes involved in drying.
171
517400
2440
일어나는 화학적 변화를 보는 것이 매우 중요합니다.
08:40
And at the last study that we do at the molecular level,
172
520520
2656
우리는 분자 단위를 관찰하는 지난번 실험에서는
08:43
we look at the lipidome --
173
523200
1256
리피돔을 관찰했습니다.
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
524480
2055
건조되면서 일어나는 지방질의 변화죠.
08:46
And that's also important
175
526559
1257
이것도 중요한 변화인데
08:47
because all biological membranes are made of lipids.
176
527840
2815
모든 생체막은 지방질로 이루어져 있기 때문입니다.
08:50
They're held as membranes because they're in water.
177
530679
2577
물 속에 있기 때문에 막을 이루고 있죠.
08:53
Take away the water, those membranes fall apart.
178
533280
2240
물을 빼면 생체막은 무너집니다.
08:56
Lipids also act as signals to turn on genes.
179
536240
3040
지방질은 유전자를 키는 신호 역할도 합니다.
09:00
Then we use physiological and biochemical studies
180
540200
2696
우리는 생리학적, 생화학적 연구를 통해
09:02
to try and understand the function of the putative protectants
181
542920
3216
다른 연구에서 우리가 발견했던 보호제로 추정되는 것들의
09:06
that we've actually discovered in our other studies.
182
546160
2936
기능을 이해하려고 노력합니다.
09:09
And then use all of that to try and understand
183
549120
2176
그리고 이 모든 걸 가지고 식물이 어떻게 자연환경에
09:11
how the plant copes with its natural environment.
184
551320
2320
적응하는지를 이해하려고 노력합니다.
09:15
I've always had the philosophy that I needed a comprehensive understanding
185
555480
4336
저는 언제나 생물적 적용에 대해 의미있는 제안을 하기 위해서는
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
559840
2256
건조 내성의 작용 원리에 대한
09:22
in order to make a meaningful suggestion for a biotic application.
187
562120
3840
종합적 이해가 필요하다는 철학을 갖고 있었습니다.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
567000
1656
분명 몇몇 분들은 이렇게 생각하시겠죠.
09:28
"By biotic application,
189
568680
1256
"생물에 적용한다는 건
09:29
does she mean she's going to make genetically modified crops?"
190
569960
2920
유전자 변형 작물(GMC)을 만들 거라는 건가?"
09:34
And the answer to that question is:
191
574240
1696
그 질문에 대한 답은
09:35
depends on your definition of genetic modification.
192
575960
2381
유전자 변형에 대한 여러분의 정의에 달려있습니다.
09:39
All of the crops that we eat today, wheat, rice and maize,
193
579200
2816
밀, 쌀, 옥수수처럼 우리가 오늘날 먹는 모든 작물들은
09:42
are highly genetically modified from their ancestors,
194
582040
3216
그 조상들로부터 유전자 변형이 많이 이루어져 있습니다.
09:45
but we don't consider them GM
195
585280
1976
하지만 우린 그들을 GMC로 보지 않아요.
09:47
because they're being produced by conventional breeding.
196
587280
2640
전통적인 기법으로 재배되기 때문입니다.
09:50
If you mean, am I going to put resurrection plant genes into crops,
197
590880
3776
여러분이 부활초 유전자를 농작물에 넣을 거냐고 제게 물으신다면
09:54
your answer is yes.
198
594680
1296
답은 "네" 입니다.
09:56
In the essence of time, we have tried that approach.
199
596000
3136
시간은 소중하기에 우리는 이 방식을 시도해보았습니다.
09:59
More appropriately, some of my collaborators at UCT,
200
599160
2856
더 정확히 말하자면 UCT에 있는 제 협력자인
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
602040
1936
제니퍼 톰슨, 수하일 라푸딘이
10:04
have spearheaded that approach
202
604000
1616
선봉에 서서 이 방식을 시도했습니다.
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
605640
1953
조금 있다가 그 데이터를 보여드리겠습니다.
10:09
But we're about to embark upon an extremely ambitious approach,
204
609200
4016
우리가 적용하려는 방식은 매우 야심찬 겁니다.
10:13
in which we aim to turn on whole suites of genes
205
613240
3456
모든 작물에 존재하는 유전자 세트 전체를
10:16
that are already present in every crop.
206
616720
2696
켜려고 하고 있기 때문이죠.
10:19
They're just never turned on under extreme drought conditions.
207
619440
2905
극심한 가뭄에 절대로 켜지지 않는 유전자들을 말입니다.
10:22
I leave it up to you to decide
208
622800
1456
이걸 유전자 변형이라고
10:24
whether those should be called GM or not.
209
624280
1953
불러야 하는지에 대한 판단은 여러분께 맡기겠습니다.
10:27
I'm going to now just give you some of the data from that first approach.
210
627560
3456
이제 첫 번째 시도에서 얻은 데이터를 일부 보여드리겠습니다.
10:31
And in order to do that
211
631040
1256
그러기 위해서는
10:32
I have to explain a little bit about how genes work.
212
632320
2656
먼저 유전자가 어떻게 작동하는지 조금만 설명드릴게요.
10:35
So you probably all know
213
635000
1256
모든 유전자가 이중 가닥의
10:36
that genes are made of double-stranded DNA.
214
636280
2056
DNA로 이루어져있다는 건 다들 아실 거예요.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
638360
1936
여러분의 신체나 식물의 본체의
10:40
that are present in every cell of your body or in a plant's body.
216
640320
3160
모든 세포에 존재하는 염색체에 단단히 엮여 있습니다.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
644080
3080
그 DNA를 풀어내면 유전자가 나옵니다.
10:47
And each gene has a promoter,
218
647840
2456
모든 유전자에는 촉진 유전자가 있습니다.
10:50
which is just an on-off switch,
219
650320
2376
점멸 스위치이며
10:52
the gene coding region,
220
652720
1416
유전자가 암호화 되는 부위이고
10:54
and then a terminator,
221
654160
1256
이 유전자의 끝이 여기이고
10:55
which indicates that this is the end of this gene, the next gene will start.
222
655440
3600
다음 유전자가 시작될 거라는 걸 나타내는 종결 부위입니다.
10:59
Now, promoters are not simple on-off switches.
223
659720
2896
촉진 유전자는 단순한 점멸 스위치가 아닙니다.
11:02
They normally require a lot of fine-tuning,
224
662640
2696
보통은 스위치를 켜기 전에 정교한 조율이 많이 이루어져야 하고
11:05
lots of things to be present and correct before that gene is switched on.
225
665360
4040
많은 것들이 존재해야 하며 올바른 상태로 있어야 합니다.
11:10
So what's typically done in biotech studies
226
670240
3056
그렇기에 생물 공학에서 흔히 하는 것이
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
673320
1816
어떻게 켜는지를 우리가 알고 있는
11:15
we know how to switch it on.
228
675160
1576
유도 가능한 촉진 유전자를 쓰는 겁니다.
11:16
We couple that to genes of interest
229
676760
2016
관찰 대상인 유전자에 이걸 붙여서
11:18
and put that into a plant and see how the plant responds.
230
678800
2680
식물에 넣어 어떤 반응을 보이는지 관찰합니다.
11:22
In the study that I'm going to talk to you about,
231
682120
2576
여러분께 말씀드릴 연구에서
11:24
my collaborators used a drought-induced promoter,
232
684720
2456
제 공동연구자들은 부활초에서 발견한
11:27
which we discovered in a resurrection plant.
233
687200
2416
가뭄 반응 촉진 유전자를 썼습니다.
11:29
The nice thing about this promoter is that we do nothing.
234
689640
3136
이 촉진 유전자의 장점은 우린 아무것도 안 한다는 거예요.
11:32
The plant itself senses drought.
235
692800
2080
식물이 스스로 가뭄을 감지합니다.
11:35
And we've used it to drive antioxidant genes from resurrection plants.
236
695600
5096
그걸로 우리는 부활초에서 산화 방지제 유전자를 없앴습니다.
11:40
Why antioxidant genes?
237
700720
1856
어째서 산화 방지제 유전자냐고요?
11:42
Well, all stresses, particularly drought stress,
238
702600
3056
모든 스트레스는, 특히 가뭄으로 인한 스트레스는
11:45
results in the formation of free radicals,
239
705680
2296
유리기, 또는 활성 산소를 생성합니다.
11:48
or reactive oxygen species,
240
708000
2336
11:50
which are highly damaging and can cause crop death.
241
710360
2720
매우 유해하고 작물을 죽음에 이르게까지 할 수 있죠.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
713680
2600
산화 방지제는 그 피해를 막습니다.
11:57
So here's some data from a maize strain that's very popularly used in Africa.
243
717360
3896
아프리카에 매우 흔한 옥수수종에서 얻은 데이터입니다.
12:01
To the left of the arrow are plants without the genes,
244
721280
3296
화살 왼쪽이 산화 방지제 유전자가 없는 식물이고
12:04
to the right --
245
724600
1256
오른쪽이 있는 식물입니다.
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
725880
2056
12:07
After three weeks without watering,
247
727960
1816
3주 동안 물을 주지 않은 결과
12:09
the ones with the genes do a hell of a lot better.
248
729800
2480
산화 방지제 유전자가 있는 식물이 상태가 훨씬 더 좋았습니다.
12:13
Now to the final approach.
249
733720
1336
이제 마지막 방식을 보겠습니다.
12:15
My research has shown that there's considerable similarity
250
735080
3536
제 연구는 부활초와 씨앗의 건조내성 작용원리 사이에
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance in seeds and resurrection plants.
251
738640
4416
상당한 유사성이 있다는 것을 보여주었습니다.
12:23
So I ask the question,
252
743080
1416
그래서 저는 물었습니다.
12:24
are they using the same genes?
253
744520
1440
이들이 같은 유전자를 쓰고 있는건가?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
746480
2256
다른 말로 하자면
12:28
are resurrection plants using genes evolved in seed desiccation tolerance
255
748760
4496
부활초가 씨앗의 건조내성으로 진화한 유전자를 자기 뿌리와 잎에
12:33
in their roots and leaves?
256
753280
1256
사용하고 있는건가?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
754560
2056
부활초의 뿌리와 잎에 있는 씨앗 유전자들에
12:36
in roots and leaves of resurrection plants?
258
756640
2040
새로운 작업을 준 것인가?
12:39
And I answer that question,
259
759760
1856
그리고 저는 답했어요.
12:41
as a consequence of a lot of research from my group
260
761640
2416
제 팀이 한 수많은 연구와
12:44
and recent collaborations from a group of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
764080
3536
네덜란드의 헹크 힐호스트 팀과 미국의 멜 올리버와
12:47
Mel Oliver in the United States
262
767640
1576
프랑스의 줄리아 뷔팅크와
12:49
and Julia Buitink in France.
263
769240
2600
최근에 함께 한 공동 연구에 기반해서 말이죠.
12:51
The answer is yes,
264
771880
1416
답은 그렇다는 것이었어요.
12:53
that there is a core set of genes that are involved in both.
265
773320
2856
둘 다에 간섭하는 핵심적인 유전자 세트가 있다고요.
12:56
And I'm going to illustrate this very crudely for maize,
266
776200
3416
옥수수로 이걸 대강 설명드리겠습니다.
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
779640
2416
점멸 스위치 아래에 있는 염색체가
13:02
represent all the genes that are required for desiccation tolerance.
268
782080
3575
건조내성에 필요한 모든 유전자를 나타냅니다.
13:05
So as maize seeds dried out at the end of their period of development,
269
785680
4256
성장의 막바지에 이르러 옥수수 씨앗은 건조되면서
13:09
they switch these genes on.
270
789960
1360
이 유전자를 작동시킵니다.
13:12
Resurrection plants switch on the same genes
271
792680
2896
부활초도 건조되면서 똑같은 유전자를 작동시킵니다.
13:15
when they dry out.
272
795600
1656
13:17
All modern crops, therefore,
273
797280
1776
그렇기에 모든 현대 작물들은
13:19
have these genes in their roots and leaves,
274
799080
2056
뿌리와 잎에 이 유전자들을 가지고 있습니다.
13:21
they just never switch them on.
275
801160
1736
그냥 절대 작동시키지 않을 뿐이죠.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
802920
1960
씨앗 조직에서만 작동시킵니다.
13:25
So what we're trying to do right now
277
805440
1736
그래서 우리가 지금 하려는 것은
13:27
is to understand the environmental and cellular signals
278
807200
2616
부활초에서 이 유전자를 작동시키는
13:29
that switch on these genes in resurrection plants,
279
809840
2440
환경과 세포의 신호를 이해하는 겁니다.
13:33
to mimic the process in crops.
280
813280
1760
그 과정을 모방하기 위해서요.
13:35
And just a final thought.
281
815680
1736
마지막으로
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
817440
2216
우리가 신속히 하려는 일은
13:39
is to repeat what nature did in the evolution of resurrection plants
283
819680
3816
약 1,000만년에서 4,000만년 전에 자연이 부활초의 진화 과정에 했던 것을
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
823520
1840
반복하려는 것입니다.
13:46
My plants and I thank you for your attention.
285
826160
2496
들어주셔서 제 식물들과 제가 감사합니다.
13:48
(Applause)
286
828680
6235
(박수)
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