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Jill Farrant: How we can make crops survive without water
질 파란트 (Jill Farrant): 물 없이 농작물을 키우는 방법
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세계 인구가 증가하고 기후변화의 영향이 더욱 부각됨에 따라 우리는 더 많은 사람을 더 부적합한 경작지로 먹여살려야 할 겁니다. 분자생물학자 질 파란트는 여기에 도움이 될 만한 희귀한 현상을 연구합니다. 죽음에서 부활하는 것처럼 보일만큼 회복력이 매우 높은 식물인 부활초입니다. 부활초가 앞으로 더 더워지고 건조해질 지구에 식량 재배를 보장해 줄 수 있을까요?
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio
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00:12
I believe that the secret to producing
extremely drought-tolerant crops,
extremely drought-tolerant crops,
0
840
4216
전세계에 식량안보를
어느 정도 제공할 수 있는
어느 정도 제공할 수 있는
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
가뭄을 견딜 수 있는 농작물을
생산할 수 있는 비밀은
생산할 수 있는 비밀은
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
부활초에 있습니다.
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
사진을 보시면,
가뭄이 심각한 상태입니다.
가뭄이 심각한 상태입니다.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
식물이 죽은 것처럼 보일 수도 있지만
00:29
but they're not.
5
17080
1296
죽은 게 아닙니다.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
물을 주면
00:31
and they will resurrect, green up,
start growing, in 12 to 48 hours.
start growing, in 12 to 48 hours.
7
19880
5440
12-48시간 안에 다시 살아나서
파릇해지고, 자라기 시작합니다.
파릇해지고, 자라기 시작합니다.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
가뭄을 견딜 수 있는 농작물을
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
생산하는 것이 식량 안보에
도움이 된다고 제가 왜 주장할까요?
도움이 된다고 제가 왜 주장할까요?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
현재 세계 인구는 약 70억 입니다.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
2050년도가 되면
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
90-100억명이
될 것으로 예상됩니다.
될 것으로 예상됩니다.
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
주로 아프리카의 인구 증가 때문이죠.
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
세계의 식량 및 농산물 기구들은
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
이 수요를 충족시키기 위해서는
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
현재 농산물 생산에서 70%를
증가시켜야 한다고 했습니다.
증가시켜야 한다고 했습니다.
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
식물이 먹이사슬의 가장 밑바닥에
있다는 것을 고려할 때
있다는 것을 고려할 때
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
그 중 대부분은 식물에서 나와야겠지요.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
70%라는 수치는
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
기후변화로 초래될 수 있는
영향을 고려하지 않은 것입니다.
영향을 고려하지 않은 것입니다.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
이건 다이(Dai)의 연구 결과를
가져온 겁니다.
가져온 겁니다.
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
기후변화의 잠재적 영향을 모두 고려해서
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
강우량 부족이나 불규칙한 강우로 인해
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
심해진 건조도같은 다른 요소들과
같이 표시한 것입니다.
같이 표시한 것입니다.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
빨간색으로 칠해진 지역은
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
최근까지도
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
매우 성공적으로 농업에
이용되었던 지역이지만
이용되었던 지역이지만
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
더 이상 강우량 부족으로
그럴 수 없게 된 곳입니다.
그럴 수 없게 된 곳입니다.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
이게 2050년이 되면 일어날 것으로
예측되는 상황입니다.
예측되는 상황입니다.
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
아프리카의 대부분은,
아니 사실 지구의 대부분은
아니 사실 지구의 대부분은
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
큰 곤경에 빠질 겁니다.
01:54
We're going to have to think of some
very smart ways of producing food.
very smart ways of producing food.
34
102960
3656
식량을 생산할 수 있는 매우 영리한
방법을 생각해내야 할 겁니다.
방법을 생각해내야 할 겁니다.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
그 중에 가뭄에 내성이 있는
작물들이 가장 낫습니다.
작물들이 가장 낫습니다.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
아프리카에 대해
기억해야 할 또 다른 사실은
기억해야 할 또 다른 사실은
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
농업의 대부분이 비에
의존한다는 겁니다.
의존한다는 겁니다.
02:08
Now, making drought-tolerant crops
is not the easiest thing in the world.
is not the easiest thing in the world.
38
116080
3456
가뭄에 내성이 있는 농작물을
만드는 것이 쉬운 일은 아닙니다.
만드는 것이 쉬운 일은 아닙니다.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
물 때문에 그렇습니다.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
물은 지구 상의 모든 생명에게
필수적입니다.
필수적입니다.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
물질대사가 활발한 모든 생물은
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
미생물에서부터 저와 여러분들까지도
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
거의 물로 구성되어 있습니다.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
모든 생물 반응은
물 속에서 일어납니다.
물 속에서 일어납니다.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
소량의 물을 잃어도 죽게 됩니다.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
우리는 65%가
물로 이루어져 있습니다.
물로 이루어져 있습니다.
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
그 중에 1%를 잃으면 죽습니다.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
하지만 그걸 행동을 바꿔서
피할 수 있습니다.
피할 수 있습니다.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
식물은 그렇게 못합니다.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
땅에 묶여있어요.
02:43
And so in the first instance they have
a little bit more water than us,
a little bit more water than us,
51
151160
3376
우선 식물은 우리보다 물을
조금 더 많이 보유하고 있습니다.
조금 더 많이 보유하고 있습니다.
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
95%가 물로 이루어져 있어요.
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
그리고 우리보다 조금 더 많이
물을 잃을 수 있습니다.
물을 잃을 수 있습니다.
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
종에 따라 10%에서 70%까지도요.
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
하지만 잠깐 동안만 입니다.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
대부분은 저항하거나 물 손실을
피하려고 노력할 겁니다.
피하려고 노력할 겁니다.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
저항하는 식물들의 극단적인 예에는
다육 식물이 있습니다.
다육 식물이 있습니다.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
다육 식물은 주로 작고
매우 매력적입니다.
매우 매력적입니다.
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
하지만 많은 희생을 치르면서
물을 지키기 때문에
물을 지키기 때문에
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
매우 천천히 성장합니다.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
수분 손실을 피하는 예에는
나무와 관목이 있습니다.
나무와 관목이 있습니다.
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
그들은 뿌리를 매우 깊게 내려서
지하수를 이용합니다.
지하수를 이용합니다.
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
언제든지 지하수를 이용해
싹을 틔우고 수분을 유지합니다.
싹을 틔우고 수분을 유지합니다.
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
오른쪽에 있는 것이 바오밥 나무입니다.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
거꾸로 선 나무라고도 부릅니다.
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
뿌리에서부터 싹까지의 비율이 너무 커서
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
거꾸로 심어진 나무처럼
보이기 때문이죠.
보이기 때문이죠.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
물론 뿌리는 수분 유지를 위해
필요합니다.
필요합니다.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
가장 흔한 회피 전략은
한해살이 식물에서 볼 수 있습니다.
한해살이 식물에서 볼 수 있습니다.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
한해살이 풀은 우리의 식량 공급의
대부분을 차지합니다.
대부분을 차지합니다.
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
우리나라의 서부해안은
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
일년 중 대부분은
초목이 자라지 않습니다.
초목이 자라지 않습니다.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
하지만 봄비가 오면 이렇게 됩니다.
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
사막에 꽃이 피어나요.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
한해살이의 전략은
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
우기에만 자라는 것입니다.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
계절 막바지에 한해살이 풀은
씨앗을 만듭니다.
씨앗을 만듭니다.
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
씨앗은 8%-10%만 물로
이루어져서 마른 상태입니다.
이루어져서 마른 상태입니다.
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
그래도 살아있습니다.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
이렇게 건조한데도 살아있는 것을
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
우리는 건조내성이라고 부릅니다.
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
마른 상태로
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
씨앗은 오랜 시간동안 극한의 환경에서
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
가만히 있을 수 있습니다.
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
다음 우기가 오면
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
씨앗은 싹을 틔우고 자랍니다.
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
다시 순환되는 것이죠.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
건조내성이 있는 씨앗의 진화는
꽃 피는 식물, 즉 속씨식물의
꽃 피는 식물, 즉 속씨식물의
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
식민지화와 발산을 가능하게 했다고
많은 사람들은 믿습니다.
많은 사람들은 믿습니다.
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
어쨌든, 한해살이 식물이 식량의
주공급원이라는 얘기로 돌아가서
주공급원이라는 얘기로 돌아가서
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
밀과 쌀, 옥수수는 우리의
식물 식량 공급의 95%를 차지합니다.
식물 식량 공급의 95%를 차지합니다.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
그리고 매우 좋은 전략을 쓰고 있죠.
04:50
because in a short space of time
you can produce a lot of seed.
you can produce a lot of seed.
96
278040
3176
단시간에 많은 씨앗을
생산할 수 있으니까요.
생산할 수 있으니까요.
04:53
Seeds are energy-rich
so there's a lot of food calories,
so there's a lot of food calories,
97
281240
2620
씨앗은 열량이 높아서
칼로리가 높기 때문에
칼로리가 높기 때문에
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
기근을 대비해
많이 저장해 둘 수 있습니다.
많이 저장해 둘 수 있습니다.
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
하지만 단점이 있죠.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
영양조직이
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
그러니까 한해살이의 뿌리와 잎은
05:06
do not have much
102
294160
1256
선천적 저항이나 회피,
내성의 성질이 별로 없습니다.
내성의 성질이 별로 없습니다.
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
필요가 없으니까요.
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
우기에 자라서
05:14
and they've got a seed
to help them survive the rest of the year.
to help them survive the rest of the year.
106
302320
3376
남은 해를 살아남을 수 있는
씨앗을 갖고 있잖아요.
씨앗을 갖고 있잖아요.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
그래서 농업 분야에서
농작물의 저항, 회피, 내성의 성질을
농작물의 저항, 회피, 내성의 성질을
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
특히, 그 중에도 우리가
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
어떻게 작용하는지 알 수 있는
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
좋은 표본이 있는
저항과 회피의 성질을
저항과 회피의 성질을
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
향상시키려고 혼신의 힘을 다하는데도
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
여전히 이런 결과물을 얻습니다.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
아프리카에서 옥수수가
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
2주동안 비가 내리지 않자 죽었습니다.
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
해결책은 있습니다.
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
부활초입니다.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
부활초는 세포수분의
95%가 손실되어도
95%가 손실되어도
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
몇 달에서 몇 년까지도
말라 죽은 것 같은 상태로 있습니다.
말라 죽은 것 같은 상태로 있습니다.
05:49
and give them water,
120
337000
1736
물을 주면
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
다시 푸른색으로 변해서 자라납니다.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
씨앗처럼 건조내성을 갖고 있죠.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
씨앗처럼 극한의 환경도
견딜 수 있습니다.
견딜 수 있습니다.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
이건 정말 희귀한 현상입니다.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
이런 일을 할 수 있는 꽃식물은
135종밖에 없습니다.
135종밖에 없습니다.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
이 세 종의 식물이
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
부활하는 과정을 순서대로
보여주는 영상을 보여드릴게요.
보여주는 영상을 보여드릴게요.
06:12
in that order.
128
360280
1216
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
맨 밑에 있는 것은
06:14
there's a time axis
so you can see how quickly it happens.
so you can see how quickly it happens.
130
362800
2736
얼마나 빠른 속도로 일어나는지를
보여주는 시간 축입니다.
보여주는 시간 축입니다.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(박수)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
꽤 놀랍죠?
07:03
So I've spent the last 21 years
trying to understand how they do this.
trying to understand how they do this.
133
411800
4216
저는 지난 21년동안 이것이
어떻게 가능한지를 연구했습니다.
어떻게 가능한지를 연구했습니다.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
어떻게 죽지 않고 마를까?
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
그리고 여기 수분이 있는 상태와
건조한 상태가 사진으로 나와있는
건조한 상태가 사진으로 나와있는
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
다양한 종의 부활초를
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
갖가지 이유로 연구해 왔습니다.
07:17
One of them is that each
of these plants serves as a model
of these plants serves as a model
138
425800
2856
그 중 하나는 이 식물들이 각각
제가 가뭄 내성으로 만들고 싶어하는
제가 가뭄 내성으로 만들고 싶어하는
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
작물들의 견본 역할을 하기 때문입니다.
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
일례로, 맨 위의 왼쪽 끝에
있는 것은 풀입니다.
있는 것은 풀입니다.
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
에라그로스티스 닌덴시스예요.
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
많은 분들이 테프로 알고 계시는
에라그로스티스 테프의
에라그로스티스 테프의
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
가까운 친척이죠.
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
에티오피아에서 주식으로 쓰이는데
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
글루텐이 없습니다.
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
우리가 가뭄을 견딜 수 있게
만들고 싶어하는 작물입니다.
만들고 싶어하는 작물입니다.
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
다양한 종을 연구하는 또 다른 이유는
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
적어도 저는 초반에는
알아내고 싶었습니다.
알아내고 싶었습니다.
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
다들 하는 게 똑같을까?
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
그 많은 수분을 잃고서도
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
죽지 않기 위해 쓰는 방법이 똑같을까?
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
그래서 시스템생물학이라는
접근법을 사용했습니다.
접근법을 사용했습니다.
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
건조내성을 종합적으로
이해하기 위해서요.
이해하기 위해서요.
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
생태생리학적 수준에서
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
분자에서부터 식물 전체까지
모두 들여다보았습니다.
모두 들여다보았습니다.
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
예를 들어, 우리가 주의깊게 본 것들은
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
말라가면서 나타나는 식물의
해부학적, 초미세 구조의 변화였습니다.
해부학적, 초미세 구조의 변화였습니다.
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
08:05
We look at the transcriptome,
which is just a term for a technology
which is just a term for a technology
160
473800
3176
그리고 전사체 구조를 봤어요.
그냥 기술적인 용어인데
그냥 기술적인 용어인데
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
건조되는 것에 대응하여
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
켜지고 꺼지는 유전자를 본 겁니다.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
대부분의 유전자는 단백질에 유전 암호를
지정하기에 단백질 유전 정보를 봤어요.
지정하기에 단백질 유전 정보를 봤어요.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
건조될 때 생성되는
단백질은 어떤 것일까요?
단백질은 어떤 것일까요?
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
어떤 단백질은 대사 물질을 생성하는
효소에 유전 암호를 지정합니다.
효소에 유전 암호를 지정합니다.
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
그래서 대사체를 들여다 봤습니다.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
식물은 땅에 박혀있기 때문에
이게 중요합니다.
이게 중요합니다.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
식물은 제가 쓰는 말로 고도로 준비된
화학적 무기고를 사용합니다.
화학적 무기고를 사용합니다.
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
환경이 주는 모든 스트레스로부터
자신을 보호하기 위해서죠.
자신을 보호하기 위해서죠.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
그렇기 때문에 건조 과정에서
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
일어나는 화학적 변화를 보는 것이
매우 중요합니다.
매우 중요합니다.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
우리는 분자 단위를 관찰하는
지난번 실험에서는
지난번 실험에서는
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
리피돔을 관찰했습니다.
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
건조되면서 일어나는 지방질의 변화죠.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
이것도 중요한 변화인데
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
모든 생체막은 지방질로
이루어져 있기 때문입니다.
이루어져 있기 때문입니다.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
물 속에 있기 때문에
막을 이루고 있죠.
막을 이루고 있죠.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
물을 빼면 생체막은 무너집니다.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
지방질은 유전자를 키는
신호 역할도 합니다.
신호 역할도 합니다.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
우리는 생리학적, 생화학적 연구를 통해
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
다른 연구에서 우리가 발견했던
보호제로 추정되는 것들의
보호제로 추정되는 것들의
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
기능을 이해하려고 노력합니다.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
그리고 이 모든 걸 가지고
식물이 어떻게 자연환경에
식물이 어떻게 자연환경에
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
적응하는지를 이해하려고 노력합니다.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
저는 언제나 생물적 적용에 대해
의미있는 제안을 하기 위해서는
의미있는 제안을 하기 위해서는
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
건조 내성의 작용 원리에 대한
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
종합적 이해가 필요하다는
철학을 갖고 있었습니다.
철학을 갖고 있었습니다.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
분명 몇몇 분들은 이렇게 생각하시겠죠.
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"생물에 적용한다는 건
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
유전자 변형 작물(GMC)을
만들 거라는 건가?"
만들 거라는 건가?"
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
그 질문에 대한 답은
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
유전자 변형에 대한 여러분의
정의에 달려있습니다.
정의에 달려있습니다.
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
밀, 쌀, 옥수수처럼
우리가 오늘날 먹는 모든 작물들은
우리가 오늘날 먹는 모든 작물들은
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
그 조상들로부터 유전자 변형이
많이 이루어져 있습니다.
많이 이루어져 있습니다.
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
하지만 우린 그들을
GMC로 보지 않아요.
GMC로 보지 않아요.
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
전통적인 기법으로 재배되기 때문입니다.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
여러분이 부활초 유전자를 농작물에
넣을 거냐고 제게 물으신다면
넣을 거냐고 제게 물으신다면
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
답은 "네" 입니다.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
시간은 소중하기에 우리는
이 방식을 시도해보았습니다.
이 방식을 시도해보았습니다.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
더 정확히 말하자면
UCT에 있는 제 협력자인
UCT에 있는 제 협력자인
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
제니퍼 톰슨, 수하일 라푸딘이
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
선봉에 서서 이 방식을 시도했습니다.
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
조금 있다가 그 데이터를
보여드리겠습니다.
보여드리겠습니다.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
우리가 적용하려는 방식은
매우 야심찬 겁니다.
매우 야심찬 겁니다.
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
모든 작물에 존재하는
유전자 세트 전체를
유전자 세트 전체를
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
켜려고 하고 있기 때문이죠.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
극심한 가뭄에 절대로 켜지지 않는
유전자들을 말입니다.
유전자들을 말입니다.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
이걸 유전자 변형이라고
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
불러야 하는지에 대한 판단은
여러분께 맡기겠습니다.
여러분께 맡기겠습니다.
10:27
I'm going to now just give you
some of the data from that first approach.
some of the data from that first approach.
210
615560
3456
이제 첫 번째 시도에서 얻은
데이터를 일부 보여드리겠습니다.
데이터를 일부 보여드리겠습니다.
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
그러기 위해서는
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
먼저 유전자가 어떻게 작동하는지
조금만 설명드릴게요.
조금만 설명드릴게요.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
모든 유전자가 이중 가닥의
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
DNA로 이루어져있다는 건
다들 아실 거예요.
다들 아실 거예요.
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
여러분의 신체나 식물의 본체의
10:40
that are present in every cell
of your body or in a plant's body.
of your body or in a plant's body.
216
628320
3160
모든 세포에 존재하는 염색체에
단단히 엮여 있습니다.
단단히 엮여 있습니다.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
그 DNA를 풀어내면
유전자가 나옵니다.
유전자가 나옵니다.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
모든 유전자에는
촉진 유전자가 있습니다.
촉진 유전자가 있습니다.
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
점멸 스위치이며
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
유전자가 암호화 되는 부위이고
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
이 유전자의 끝이 여기이고
10:55
which indicates that this is the end
of this gene, the next gene will start.
of this gene, the next gene will start.
222
643440
3600
다음 유전자가 시작될 거라는 걸
나타내는 종결 부위입니다.
나타내는 종결 부위입니다.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
촉진 유전자는 단순한
점멸 스위치가 아닙니다.
점멸 스위치가 아닙니다.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
보통은 스위치를 켜기 전에
정교한 조율이 많이 이루어져야 하고
정교한 조율이 많이 이루어져야 하고
11:05
lots of things to be present and correct
before that gene is switched on.
before that gene is switched on.
225
653360
4040
많은 것들이 존재해야 하며
올바른 상태로 있어야 합니다.
올바른 상태로 있어야 합니다.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
그렇기에 생물 공학에서 흔히 하는 것이
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
어떻게 켜는지를 우리가 알고 있는
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
유도 가능한
촉진 유전자를 쓰는 겁니다.
촉진 유전자를 쓰는 겁니다.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
관찰 대상인 유전자에 이걸 붙여서
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
식물에 넣어 어떤 반응을
보이는지 관찰합니다.
보이는지 관찰합니다.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
여러분께 말씀드릴 연구에서
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
제 공동연구자들은 부활초에서 발견한
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
가뭄 반응 촉진 유전자를 썼습니다.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
이 촉진 유전자의 장점은
우린 아무것도 안 한다는 거예요.
우린 아무것도 안 한다는 거예요.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
식물이 스스로 가뭄을 감지합니다.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
그걸로 우리는 부활초에서
산화 방지제 유전자를 없앴습니다.
산화 방지제 유전자를 없앴습니다.
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
어째서 산화 방지제 유전자냐고요?
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
모든 스트레스는,
특히 가뭄으로 인한 스트레스는
특히 가뭄으로 인한 스트레스는
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
유리기, 또는 활성 산소를 생성합니다.
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
매우 유해하고 작물을 죽음에
이르게까지 할 수 있죠.
이르게까지 할 수 있죠.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
산화 방지제는 그 피해를 막습니다.
11:57
So here's some data from a maize strain
that's very popularly used in Africa.
that's very popularly used in Africa.
243
705360
3896
아프리카에 매우 흔한 옥수수종에서
얻은 데이터입니다.
얻은 데이터입니다.
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
화살 왼쪽이 산화 방지제
유전자가 없는 식물이고
유전자가 없는 식물이고
12:04
to the right --
245
712600
1256
오른쪽이 있는 식물입니다.
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
3주 동안 물을 주지 않은 결과
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
산화 방지제 유전자가 있는 식물이
상태가 훨씬 더 좋았습니다.
상태가 훨씬 더 좋았습니다.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
이제 마지막 방식을 보겠습니다.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
제 연구는 부활초와 씨앗의
건조내성 작용원리 사이에
건조내성 작용원리 사이에
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
상당한 유사성이 있다는 것을
보여주었습니다.
보여주었습니다.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
그래서 저는 물었습니다.
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
이들이 같은 유전자를
쓰고 있는건가?
쓰고 있는건가?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
다른 말로 하자면
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
부활초가 씨앗의 건조내성으로 진화한
유전자를 자기 뿌리와 잎에
유전자를 자기 뿌리와 잎에
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
사용하고 있는건가?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
부활초의 뿌리와 잎에 있는
씨앗 유전자들에
씨앗 유전자들에
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
새로운 작업을 준 것인가?
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
그리고 저는 답했어요.
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
제 팀이 한 수많은 연구와
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
네덜란드의 헹크 힐호스트 팀과
미국의 멜 올리버와
미국의 멜 올리버와
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
프랑스의 줄리아 뷔팅크와
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
최근에 함께 한 공동 연구에
기반해서 말이죠.
기반해서 말이죠.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
답은 그렇다는 것이었어요.
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
둘 다에 간섭하는 핵심적인
유전자 세트가 있다고요.
유전자 세트가 있다고요.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
옥수수로 이걸 대강 설명드리겠습니다.
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
점멸 스위치 아래에 있는 염색체가
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
건조내성에 필요한
모든 유전자를 나타냅니다.
모든 유전자를 나타냅니다.
13:05
So as maize seeds dried out
at the end of their period of development,
at the end of their period of development,
269
773680
4256
성장의 막바지에 이르러
옥수수 씨앗은 건조되면서
옥수수 씨앗은 건조되면서
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
이 유전자를 작동시킵니다.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
부활초도 건조되면서
똑같은 유전자를 작동시킵니다.
똑같은 유전자를 작동시킵니다.
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
그렇기에 모든 현대 작물들은
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
뿌리와 잎에 이 유전자들을
가지고 있습니다.
가지고 있습니다.
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
그냥 절대 작동시키지 않을 뿐이죠.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
씨앗 조직에서만 작동시킵니다.
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
그래서 우리가 지금 하려는 것은
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
부활초에서 이 유전자를 작동시키는
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
환경과 세포의 신호를 이해하는 겁니다.
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
그 과정을 모방하기 위해서요.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
마지막으로
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
우리가 신속히 하려는 일은
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
약 1,000만년에서 4,000만년 전에
자연이 부활초의 진화 과정에 했던 것을
자연이 부활초의 진화 과정에 했던 것을
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
반복하려는 것입니다.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
들어주셔서
제 식물들과 제가 감사합니다.
제 식물들과 제가 감사합니다.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(박수)
ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biologyJill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates.
Why you should listen
A professor of molecular and cell biology at the University of Cape Town (UCT) in South Africa, Jill Farrant researches the remarkable (and little known) world of resurrection plants. These are plants that can survive extreme drought, “resurrecting” when moistened or irrigated. If we can better understand their natural preservation mechanisms and their key protectants, she suggests, it could help us develop more drought-tolerant crops to feed populations in increasingly dry and arid climates around the world. Her research may also have medical applications.
Farrant was the African/Arab States recipient of the 2012 L'Oreal-UNESCO Award for Women in Science, one of only five scientists worldwide who were selected by an international jury as "researchers who will have a major impact on society and help light the way to the future." In 2009, she was awarded an A-rating by the National Research Foundation (the first female researcher at UCT ever to receive such a rating) as well as being made a member of the UCT College of Fellows.
Jill Farrant | Speaker | TED.com