식물도 고통을 느낄까?

1.1 고통의 정의와 신경계의 부재

고통은 단순한 물리적 자극 그 자체가 아니라, 그 자극을 유해한 것으로 인식하고 불쾌함을 느끼는 정신적·감각적 경험이다. 동물이 고통을 느끼기 위해서는 외부에 위해가 가해졌을 때 이를 감지하는 통각 수용기, 자극을 전달하는 중추 신경계, 그리고 이를 종합하여 '아프다'라는 감정으로 처리하는 뇌가 필수적으로 요구된다.

하지만 식물에게는 뇌도, 뇌간도, 신경 세포(뉴런)도 존재하지 않는다. 고통을 느낄 수 있는 물리적 하드웨어 자체가 결여되어 있는 셈이다. 따라서 물리적 손상이 가해졌을 때 식물이 보이는 반응을 동물의 '고통'과 동일선상에 놓기는 어렵다.

1.2 식물의 자극 전달과 반응 메커니즘

뇌와 신경이 없다고 해서 식물이 외부 자극에 무감각한 것은 결코 아니다. 식물은 물리적 손상이나 포식자의 공격을 받으면 매우 신속하고 다각적인 방어 기작을 작동시킨다.

식물의 잎이 애벌레에게 갉아먹히거나 잘려 나갈 때, 손상된 부위에서는 칼슘 이온의 농도가 급격히 변하며 구루탐산염과 같은 화학 물질이 분비된다. 이 신호는 식물의 체관과 목질부를 타고 전신으로 퍼져 나간다. 이는 동물의 신경계에서 전기 신호가 전달되는 양상과驚울 정도로 유사하여, 일종의 '식물형 신호 전달 네트워크'로 기능한다.

신호를 전달받은 식물은 상처 부위를 회복하기 위한 호르몬을 분비하고, 포식자에게 독성이 있거나 맛을 없게 만드는 이차 대사 산물을 생성한다. 또한 공기 중으로 휘발성 유기 화합물(VOC)을 방출하여 주변의 다른 식물들에게 위협을 알리거나, 포식자의 천적을 불러모으기도 한다. 흔히 깎은 잔디밭에서 나는 풀 비린내는 잔디가 비명을 지르는 것이 아니라, 상처를 치료하고 주변에 위험을 알리기 위해 방출하는 화학 물질의 냄새다.^{[1]이 향기의 주성분은 '녹색 잎 휘발성 물질(GLVs)'로, 인간에게는 싱그러운 풀냄새로 느껴지지만 식물 입장에서는 비상 방어 호르몬을 뿌리는 것에 가깝다.}

1.3 대중적 오해와 과학적 진실

식물이 고통을 느낀다는 주장은 주로 일부 실험 결과를 자극적으로 해석한 대중 매체나 사이비 과학에 의해 확산된 경우가 많다.

대표적으로 식물에 거짓말 탐지기를 연결했더니 사람의 악의에 반응했다는 식의 주장은 실험의 통제 변수 미비와 재현성 부족으로 이미 학계에서 완전히 파기된 이론이다.^{[2]https://www.nytimes.com/1998/02/08/books/bookend-the-secret-life-of-plants.html — 1973년 출간된 대중서 《식물의 정신세계(The Secret Life of Plants)》에서 클리브 백스터의 거짓말 탐지기 실험을 인용하며 대중적으로 널리 퍼졌으나, 표준 과학적 방법론에 의한 재현 실험에 모두 실패하면서 대중적 미신으로 결론이 났다.} 최근에는 식물이 가뭄이나 줄기 절단 시 인간의 귀로 들을 수 없는 초음파 소리를 낸다는 연구 결과가 화제가 되기도 했다. 그러나 이 역시 세포 내 수분 기둥이 파괴되면서 발생하는 기포 폭발 현상, 즉 물리적인 '공동 현상'일 뿐 식물이 괴로워서 지르는 비명이 아니다.

1.4 의식과 진화적 관점

진화생물학적 관점에서 고통이라는 감정은 개체가 위험 상황으로부터 '도망치거나' 피하도록 강제하는 강력한 유인책으로 진화했다. 즉, 이동 능력이 있는 동물에게 고통은 생존을 위한 필수적인 경고 시스템이다.

반면 고정된 장소에서 평생을 살아가는 식물에게 도망칠 수 없는 자극에 대한 '고통스러운 감정'은 생존에 아무런 도움이 되지 않으며, 오히려 불필요한 에너지 소모에 불과하다. 식물은 도피 대신 자극을 감지하면 즉시 현장에서 면역 계통을 활성화하고 조직을 재구성하는 방향으로 진화했다.

결과적으로 식물은 고통을 '느끼는' 것이 아니라 자극에 '반응'하는 것이며, 뇌가 없는 식물에게 고통이 존재한다는 주장은 생물학적 사실보다는 인간 중심적인 감정이입에 가깝다.

2.1 식물 간 화학적 경보 시스템 (VOCs)

식물은 애벌레 등 포식자에게 공격받을 때 공기 중으로 '휘발성 유기화합물(VOCs)'이라는 화학 물질을 방출한다. 이는 단순한 부산물이 아니라 일종의 비상 경보로, 신호를 감지한 인근의 다른 식물들은 즉각 미각을 떨어뜨리는 타닌 성분을 생성하는 등 방어 기전을 활성화한다. 심지어 일부 식물은 자신이 공격받을 때 애벌레의 천적인 기생벌을 유인하는 화학 물질을 뿌려 이른바 '구원투수'를 요청하기도 한다.

2.2 스트레스 상황에서의 초음파 비명

이스라엘 텔아비브 대학교 연구진의 연구에 따르면, 수분이 부족하거나 줄기가 잘린 식물은 인간의 청각 영역대(20~100kHz)를 벗어나는 초음파 소리를 발생시킨다.^{[3]https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00262-3 — 2023년 이스라엘 텔아비브 대학교 이츠하크 카이트(Itzhak Khait) 연구진이 국제 학술지 《Cell》에 발표한 연구 결과로, 음향 마이크를 통해 식물의 스트레스 소리를 수집하여 인공지능으로 분류하는 데 성공했다.} 토마토나 담배 등의 식물은 스트레스를 받을 때 시간당 약 30~50회의 뽁뽁이(에어캡) 터지는 듯한 소리를 내며, 스트레스의 종류(건조, 절단 등)에 따라 소리의 패턴이 달라진다. 이 소리를 박쥐나 곤충 등 주변 동물들은 감지하고 반응할 가능성이 제기된다.

2.3 동물 신경전달물질의 동식물 공통 작용

식물에는 동물의 신경계가 존재하지 않지만, 동물의 신경전달물질인 세로토닌, 도파민, 글루타메이트, GABA(감마 아미노부티르산) 등을 동일하게 합성하고 사용한다. 식물이 상처를 입으면 상처 부위에서 글루타메이트가 분출되어 전기적 신호 형태(칼슘 이온 파동)로 몇 초 만에 전신으로 전달된다. 이는 동물의 신경계에서 통증 신호가 전달되는 메커니즘과 매우 유사하다.

2.4 국소마취제에 대한 식물의 반응성

인간과 동물에게 사용하는 국소마취제(리도카인, 에테르 등)를 파리트랩(파리통풀)이나 파신기(미모사) 같은 감각 반응성 식물에 투여할 경우, 식물의 운동 반응이 완전히 마비된다.^{[4]https://aob.oxfordjournals.org/content/120/5/679 — 2017년 본 대학교 야스민 미로슈니코프(Yasmin Murovec) 연구진 등이 참여한 연구에서 국소마취제가 식물의 자궁·표피 세포막 전위를 고정하여 자극 반응을 억제한다는 사실을 입증했다.} 자극을 주어도 잎을 접거나 닫지 않게 되며, 마취 성분이 깨어나면 다시 정상적인 반응성을 회복한다. 이는 식물의 자극 전달 시스템이 동물의 신경 자극 수용체와 분자적 수준에서 매우 유사한 원리로 작동함을 시사한다.

2.5 '고통(Pain)'과 '위해수용(Nociception)'의 개념적 분리

생물학 및 뇌과학계에서는 자극에 대한 물리적·화학적 반응인 '위해수용(Sensory Nociception)'과, 이를 주관적이고 감정적인 불쾌함으로 인식하는 '고통(Pain)'을 엄격히 구분한다. 식물은 외부 위해 자극에 대해 매우 정교하게 반응하지만, 이를 인지할 대뇌 및 대뇌 피질 구조가 없으므로 엄밀한 생물학적 정의 상 '고통을 느낀다'고 볼 수는 없다. 다만 '고통을 경험하는가'와 별개로 '자극에 지능적으로 대처하는가'에 대해서는 식물 neurobiology(식물신경생물학) 학회를 중심으로 활발한 논쟁이 진행 중이다.