식물 세포는 변화하는 빛, 때로는 유해한 빛을 처리하므로 에너지 캡처와 과도한 방사선으로부터 자신을 보호하는 균형을 맞춰야 합니다. 잎은 몇 분 또는 몇 시간에 걸쳐 회전할 수 있지만 각 세포 내부의 엽록체는 빛의 변화에 적응하기 위해 훨씬 빠르게 움직입니다.
공부하는 과학자들엘로데아 덴사엽록체가 무작위로 움직이지 않는다는 것을 발견했습니다. 대신, 수학 문제에서 물체가 서로 맞물리는 것처럼 특정 물리적 규칙을 따릅니다. 낮은 조명에서는 엽록체가 퍼져 더 많은 빛을 흡수합니다. 빛이 강해지면 작업 중 과도한 노출을 피하기 위해 그늘진 곳에 모입니다. 이는 시스템이 빛을 포착하고 피하도록 설정되어 있음을 보여줍니다.
생물물리학자 Mazi Jalaal과 Nico Schramma가 Proceedings of the National Academy of Sciences에 게재한 2025년 연구에 따르면 엽록체가 가장 효율적인 방식으로 스스로 배열되는 것으로 나타났습니다. 빛을 잘 모을 수 있을 만큼 촘촘하게 포장되어 있지만 필요한 경우 빠르게 이동할 수 있습니다. 연구자들은 이것을 단순한 행동이 복잡한 패턴으로 이어지는 물리학의 시스템과 비교했습니다.
이러한 결과는 식물 세포가 고정된 구조보다는 물리적 시스템을 변화시키는 것처럼 행동한다는 생각을 뒷받침합니다. 같은 팀의 이전 연구에서는 엽록체의 움직임이 '유리-같은' 변화에 달려 있다고 제안했습니다. 빛이 밝으면 세포 내부가 더 유동적으로 변하여 엽록체가 움직일 수 있습니다. 안정된 상태에서는 더욱 단단해져 제자리에 유지됩니다.
이 연구는 식물 생물학을 사물이 어떻게 스스로 조직되고 효율적으로 결합되는지와 같은 물리학의 더 광범위한 질문과 연결합니다. 동일한 수학으로 구체가 공간에 어떻게 들어맞는지 또는 동물이 그룹으로 움직이는 방법을 설명합니다. 여기서 진화는 환경 변화에 따라 레이아웃을 지속적으로 조정하는 셀룰러 시스템을 만든 것으로 보입니다.
연구자들은 이러한 패턴이 세심하게 계획된 것처럼 보이지만 실제로는 디자인이 아닌 자연적인 생물학적 과정에서 비롯된 것이라고 지적합니다. 그래도 같은 결과를 보면엘로데아 덴사식물 세포가 작은 규모의 빛을 처리하는 방법에 있어 기본적인 물리적 한계가 중요하다는 점을 시사합니다.
