독말풀

1. 개요

독말풀(Datura stramonium)은 가지과에 속하는 한해살이풀로, 전 세계 온대 및 열대 지역에 널리 분포한다. 힌디어 'dhatūra'에서 유래된 이름은 흰색, 크림색 또는 보라색의 나팔 모양 꽃과 가시 덮인 열매를 특징으로 한다. 독말풀은 아트로핀, 히오시아민, 스코폴라민과 같은 유독한 트로판 알칼로이드를 함유하고 있어, 섭취 시 헛소리, 환각, 고체온증과 같은 심각한 중독 증상을 유발할 수 있다. 과거에는 전통 의학, 종교 의식, 오락 목적으로 사용되었으나, 독성으로 인해 주의가 필요하다.

2. 명칭 및 어원

속명 'Datura'는 힌디어 'dhatūra'에서 유래했으며, 이는 산스크리트어 'dhattūra'(하얀 가시 사과)에서 파생되었다. 영어 일반명 'Jimsonweed'는 17세기 제임스타운에서 발생한 중독 사건에서 유래했다. 1676년 베이컨의 반란을 진압하기 위해 버지니아주 제임스타운에 파견된 영국 군인들이 흰독말풀을 모르고 먹고 중독 증상을 일으켜, 11일 동안 이상 행동을 보였다.

로버트 베벌리 주니어의 기록에 따르면, 이들은 깃털을 공중에 날리거나 짚을 던지는 등 이상 행동을 보였고, 11일 후에야 제정신으로 돌아왔지만 그동안의 일은 기억하지 못했다.

Datura stramonium의 일반적인 이름은 지역에 따라 다르며 가시 사과, 달맞이꽃, 지옥의 종, 악마의 나팔, 악마의 잡초, 톨구아차, 제임스타운 잡초, 악취 잡초, 로코위드, 가시 덩굴, 가짜 피마자, 악마의 오이 등으로 불린다. 한국에서는 흰독말풀, 악마의 나팔꽃, 지옥의 종 등으로 불린다.

3. 형태 및 생태

독말풀은 키가 1m에서 2m까지 자라는 한해살이풀이다. 뿌리는 길고 두꺼우며 흰색이다. 줄기는 튼튼하고 곧게 서며 잎이 많고, 옅은 황록색에서 붉은 자주색을 띤다. 줄기는 반복적으로 가지를 치며, 각 가지는 잎과 꽃 하나를 형성한다.

잎은 길이 8cm~20cm의 톱니 모양이며, 부드럽고 불규칙한 물결 모양이다. 윗면은 짙은 녹색, 밑면은 연한 녹색이다. 잎은 쓴맛과 메스꺼운 맛이 나며, 말린 후에도 이 맛이 남는다. 다 자란 잎은 털이 거의 없다.

꽃은 여름에 잎겨드랑이에 붙어 피며, 향기로운 길이 6.5cm~9cm의 깔때기 모양(트럼펫 모양)이다. 꽃부리는 위에서 보면 거의 오각형이며, 지름 4cm에 5개의 꼬리 모양 돌기가 있다. 꽃은 보통 순백색이며, 완전히 피는 경우는 드물다. 암술은 자방상위이며 4실, 수술은 5개이다. 꽃받침은 오각통 모양으로 끝이 5갈래로 갈라지며, 길이 3cm 정도이다.

열매는 넓은 난형 또는 난형으로 위를 향하며, 불규칙한 가시로 덮여 있고 익으면 4개로 갈라진다. 성숙한 열매는 호두 크기로 4실로 나뉘며, 안에 많은 검은색 종자가 들어 있다. 종자는 검고 약간 편평하며 지름 3mm이다.

3.1. 변종

꽃이 연보라색이고 줄기가 짙은 보라색인 것을 협의의 독말풀(Datura stramonium^라틴어 f. tatula)이라고 한다. 열매에 가시가 없는 것을 민독말풀(Datura stramonium^라틴어 f. inermis, 별명: 가시없는독말풀)이라고 구분하기도 한다.

4. 분포

독말풀은 중앙아메리카 원산으로, 일찍이 구세계로 널리 퍼져 귀화되었다. 오늘날에는 전 세계의 따뜻하고 온대 지역에서 야생으로 자라며, 길가와 가축 분뇨가 풍부한 곳에서 발견된다. 유럽에서는 쓰레기 매립지나 황무지에서 잡초로 발견된다.

씨앗은 새에 의해 운반되어 배설물로 퍼지는 것으로 여겨진다. 씨앗은 땅속에서 수년 동안 휴면 상태로 있다가 토양이 교란되면 발아할 수 있다.

일본에는 메이지 초기에 약용 식물로 도입되어 도래하였고, 현재는 각지에서 야생화되고 있다.

5. 독성

독말풀의 모든 부분에는 아트로핀, 히오시아민, 스코폴라민 등의 트리판 알칼로이드가 함유되어 있어 매우 유독하다. 이러한 물질들은 진정제 또는 항콜린성 약물로 분류된다. 독말풀의 독성은 식물의 나이, 자라는 위치, 기상 조건 등에 따라 달라지며, 심지어 같은 식물 내에서도 부위별로 독소 농도가 다를 수 있다. 특히 자생지와 비자생지에서 자라는 식물 간에는 독성 차이가 크게 나타나는데, 비자생지 식물의 경우 아트로핀과 스코폴라민 농도가 자생지 식물보다 최대 20~40배 낮을 수 있다.

독말풀 중독은 헛소리, 환각, 고체온증, 빈맥, 기괴한 행동, 요폐, 심한 산동을 유발하며, 이로 인해 여러 날 동안 지속될 수 있는 고통스러운 광선 공포증이 발생한다. 현저한 기억 상실 또한 흔하게 나타나는 증상이다. 증상은 섭취 후 약 30~60분 후에 나타나며, 일반적으로 24~48시간 동안 지속되지만, 어떤 경우에는 최대 2주까지 지속될 수 있다.

개별 씨앗에는 약 0.1mg의 아트로핀이 포함되어 있으며, 성인의 대략적인 치사량은 10mg 이상의 아트로핀 또는 2~4mg 이상의 스코폴라민이다. 과다 복용 시에는 피소스티그민을 해독제로 사용할 수 있다.

5.1. 중독 사례

17세기 버지니아주 제임스타운에서 베이컨의 반란을 진압하기 위해 파견된 영국 군인들이 독말풀을 샐러드로 먹고 11일 동안 정신이 혼미해지는 사건이 있었다. 이 사건으로 인해 독말풀은 '제임스타운 잡초'(Jamestown weed)라는 이름을 얻게 되었다.

2022년 12월, 호주에서는 코스트코를 통해 판매된 시금치 제품에 독말풀이 섞여 들어가 약 200명이 중독 증상을 보이는 사건이 발생했다. 해당 시금치는 빅토리아주 기프스랜드 지역의 리비에라 팜스(Riviera Farms)에서 재배되었으며, 강우량 증가로 인해 독말풀이 번져 시금치와 함께 수확된 것으로 밝혀졌다.

미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면, 독말풀을 실수로 스튜에 넣어 먹은 가족 6명이 중독으로 입원한 사례도 보고되었다.

독말풀은 아트로핀, 스코폴라민, 히오시아민 등의 트리판 알칼로이드를 함유하고 있어 섭취 시 섬망, 고체온증, 빈맥, 이상 행동, 산동 및 광선 공포증, 기억 상실 등의 증상을 유발할 수 있으며, 심각한 경우 사망에 이를 수 있다. 따라서 독말풀 오용으로 인한 중독 사고에 주의해야 한다.

6. 방어 기작

독말풀(Datura stramonium)은 초식 동물, 병원체, 바이러스, 곰팡이, 난균 등 생물학적 요인과 가뭄, 빛, 온도, 영양 결핍 등 비생물학적 요인으로부터 자신을 보호하기 위해 다양한 화학 물질을 생성한다.

독말풀은 특정 도메인과 상관관계가 있는 단백질 활성을 통해 이러한 조건에 적응한다. 예를 들어, 여러 부위에 존재하는 초식 동물을 표적으로 하는 테르페노이드를 생성하고, 비생물적 스트레스에 반응한다. 비생물적 반응은 주로 과다하게 발현되고 확장되었으며 긍정적으로 선택된 단백질 키나아제 조절 서브유닛에 의해 주도된다. 이러한 특성은 식물의 전반적인 적응성을 강조하는 물리화학적 발산의 징후를 보인다.

테르페노이드는 테르펜 대사 산물 활성을 유발하여 식물 방어 반응을 매개하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 활성은 식물과 접촉하는 특정 곤충의 미각 수용체의 민감도를 감소시키는 설파키닌(SK) 도메인을 통해 초식 동물의 피해를 방어한다. 또한, 테르페노이드는 초식 동물을 공격할 육식 동물을 유인하는 역할을 한다. 이러한 면역 반응과 관련된 유전자 도메인은 독말풀에서 긍정적으로 선택되고 확장된 단백질에서 관찰되었다. 이러한 화합물은 초식 행동을 억제하기 위해 이를 섭취하는 유기체의 중추 신경계를 표적으로 한다. 테르페노이드는 식물 간의 의사 소통에도 사용되어 지역 사회 전체의 위협 대응에 사용될 수 있다.

독말풀은 또한 초식 작용을 방지하기 위해 잎 털을 방어 특성으로 한다.

7. 지역적 변이

독말풀은 생존을 위해 다양한 화학 물질을 생성하며, 이러한 반응은 초식 동물, 병원체, 바이러스, 곰팡이, 난균 등 생물학적 요인과 가뭄, 빛, 온도, 영양 결핍 등 비생물학적 요인으로부터 자신을 보호하는 자연적인 방어 작용으로 기능한다. 특히, 테르페노이드는 초식 동물의 공격을 막고, 이들을 공격할 육식 동물을 유인하며, 식물 간 의사 소통에도 사용되는 등 중요한 역할을 한다.

독말풀은 연생 식물로서 파괴 후 재성장이 불가능하여 잎이 작은 공격에도 취약하다. 이를 보완하기 위해 큰 초기 크기를 가지며, 손상된 잎도 더 긴 수명과 신진대사 능력을 갖도록 진화했다. 또한, 저항과 성장을 동시에 결합하여 사용하는 방어 전략을 사용한다.

독말풀의 방어 반응은 서식지 범위에 따라 다르게 나타나며, 이는 광범위한 서식지에 적응하기 위한 다양한 지역별 반응 패턴으로 이어진다. 그러나 이러한 방어 반응이 포식자에 대한 성장과 적합성에 미치는 영향은 다양하며, 이는 개별 변종의 유전적 변이에 기인한다.

다투라 속은 유전체 염기 서열 연구가 거의 이루어지지 않아 그 특성의 진화를 추적하기 어렵다. 제한적인 연구에 따르면, 다투라 스트라모니움(Datura stramonium)은 약 3천만 년 전에 나머지 다투라 속으로부터 분화되었으며, 유전자 군 수축과 확장에 있어 다른 경향을 보인다. 면역, 비생물적 스트레스 반응, 생물적 위협 방어와 관련된 유전자 확장이 관찰되며, 이는 양성 선택 및 물리화학적 분기를 유발한다. 다투라 유전체는 다른 가지과 종에 비해 많은 양의 반복적인 DNA 요소를 가지며, 최근 레트로트랜스포존 확장이 독립적으로 증가했다. 주요 유전적 변이는 인간의 행동으로 인한 식물 범위의 빠른 확산을 통해 나타났을 가능성이 크며, 멕시코의 다른 지역에 존재하는 트로판 알칼로이드 농도의 59배 차이가 그 예시이다. 다투라 스트라모니움(Datura stramonium) 지역 변종들은 전체적으로 서로 유사한 유전체 크기를 갖는다.

8. 이용

독말풀의 주요 활성 성분 중 하나는 아트로핀이며, 수세기 동안 전통 의학에서 사용되어 왔다. 잎은 주로 담배나 파이프를 통해 흡연한다.

18세기 후반, 동인도 회사의 영국 군의관 제임스 앤더슨이 이 관행을 유럽에 널리 알렸다. 중국에서는 수술 시 마취의 한 형태로 사용하기도 했다.

존 제라드의 『허벌』(1597)에는 독말풀을 이용해 염증, 화상 등을 치료했다는 기록이 있으며, 윌리엄 루이스는 18세기 말에 독말풀 즙이 경련성 질환, 간질, 조증, 치질 등에 효과가 있다고 보고했다.

19세기 헨리 하이드 살터는 『천식: 병리학과 치료』에서 천식 치료법으로 독말풀을 언급했다. 고대부터 20세기 초까지 독말풀을 포함한 약초 흡연이 천식 환자에게 완화를 제공하는 것으로 여겨졌으나, 천식이 알레르기성 염증 반응이라는 새로운 이해와 약리학의 발전으로 인해, 독말풀 흡연은 점차 쇠퇴하게 되었다.

8.1. 종교 및 민간 신앙

힌두교에서는 시바 신에게 바치는 식물로 여겨진다. 일부 북미 원주민들은 종교 의식에 독말풀을 사용했다. 유럽에서는 마녀의 비행 연고 재료로 사용되었다는 기록이 있다.

9. 재배

비옥하고 석회질 토양에서 잘 자란다. 토양에 질소 비료를 첨가하면 식물에 존재하는 알칼로이드의 농도가 증가한다. 씨앗으로 재배할 수 있으며, 식물 사이에 몇 피트 간격을 두고 파종한다. 추위에 약하므로 추운 날씨에는 보호해야 한다. 열매가 익었지만 아직 녹색일 때 수확한다. 수확하려면 식물 전체를 베어내고, 잎을 떼어낸 다음 모든 것을 말린다. 열매가 터지기 시작하면 씨앗을 수확한다. 집중적인 재배의 경우 잎 수확량은 1100kg/ha에서 1700kg/ha이고 씨앗 수확량은 780kg/ha이다.

10. 갤러리

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