발견의 역사
1771년 영국의 조지프 프리스틀리는 밀폐된 유리병 속에서 촛불이 꺼진 공기도 박하 가지를 넣어 두면 다시 쥐가 살 수 있게 된다는 것을 발견했어요. 1779년 네덜란드 출신 의사 얀 잉엔하우스는 이 '공기 정화'가 햇빛이 있을 때 초록 잎에서만 일어난다는 것을 밝혔고, 장 스네비에는 식물이 이산화탄소를 흡수한다는 것을 보였어요. 1930년대 코르넬리스 반 니엘은 광합성의 산소가 이산화탄소가 아니라 물에서 나온다고 주장했고, 1941년 동위원소 실험으로 확인됐어요.
어떻게 일어나나
광합성은 두 단계로 나뉘어요. 틸라코이드 막의 명반응에서는 엽록소가 빛을 흡수해 물을 쪼개 산소를 내보내고, 에너지 분자 ATP와 NADPH를 만들어요. 스트로마의 캘빈 회로(탄소 고정 반응)에서는 이 에너지로 효소 루비스코가 이산화탄소를 붙잡아 당을 만들어요. 1950년대 멜빈 캘빈은 방사성 탄소-14를 녹조류에 넣고 탄소가 이동하는 경로를 추적해 이 회로를 밝혀 1961년 노벨 화학상을 받았어요. 옥수수 같은 C4 식물과 선인장 같은 CAM 식물은 덥고 건조한 환경에 맞춘 변형 방식이에요.
지구와 기후에 미친 영향
약 24억 년 전 남세균의 광합성으로 대기 중 산소가 처음 크게 늘어난 '대산소화 사건'이 일어나 복잡한 생명이 등장할 바탕이 됐어요. 오늘날 육지 식물과 바다의 식물성 플랑크톤은 해마다 막대한 탄소를 흡수해 온실효과를 늦추는 탄소 흡수원 역할을 해요. 그래서 산림 보호와 복원은 탄소중립 전략의 핵심이고, 엘니뇨 같은 기후 변동은 해양 플랑크톤의 광합성량에도 영향을 줘요. 과학자들은 광합성을 흉내 내 햇빛으로 연료를 만드는 '인공 광합성'도 연구하고 있어요.
자주 묻는 질문
- 식물은 밤에 산소를 내보내지 않나요?
- 밤에는 빛이 없어 광합성이 멈추고 호흡만 하므로 오히려 산소를 조금 소비해요. 다만 양이 매우 적어 침실의 화분이 해롭지는 않아요.
- 잎이 초록색인 이유는 무엇인가요?
- 엽록소가 빨간빛과 파란빛을 주로 흡수하고 초록빛은 반사하기 때문이에요.
출처 검토일: 2026-10-26
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참고문헌
- Ingenhousz, J. (1779). Experiments upon Vegetables, Discovering Their Great Power of Purifying the Common Air in the Sun-shine. London: P. Elmsly.
- Calvin, M. (1961). The path of carbon in photosynthesis. Nobel Lecture, December 11, 1961.
- Lyons, T. W., Reinhard, C. T., & Planavsky, N. J. (2014). The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere. Nature, 506, 307–315.