야로비자치야 (춘화처리)

현상과 규명

춘화처리는 식물이 겨울의 장기간 저온에 노출됨으로써, 또는 그에 상응하는 인위적 처리로 개화 능력을 얻거나 그 시기가 앞당겨지는 현상이다. 처리 뒤에도 식물은 추가적인 계절 신호나 몇 주의 생장을 거쳐야 실제로 꽃을 피울 수 있다. 온대 지역의 많은 식물은 개화를 시작하거나 앞당기기 위해 저온 기간을 거쳐야 하며, 이는 종자 생산이 가을이 아니라 봄에 이루어지도록 한다. 필요한 저온은 냉량 시간으로 표현되고, 일반적인 처리 온도는 섭씨 1도에서 7도 사이다. 저온이 너무 짧거나 15도 이상이 이어지면 춘화처리는 지연되거나 일어나지 않는다.

기작은 모델식물인 애기장대에서 가장 자세히 밝혀졌다. 개화는 FLC 단백질이 개화 촉진 유전자를 억제하여 막히는데, 장기간의 저온이 VIN3의 발현을 유도하면 폴리콤 유사 복합체를 거쳐 염색질 리모델링으로 FLC 발현이 낮아진다. 이 불활성화 상태는 개별 FLC 유전자자리의 안정적 침묵으로 등록되고, 배아 발생 과정에서 침묵 표지가 제거되기 때문에 춘화처리된 상태는 다음 세대로 유전되지 않는다. 25도에서 40도 사이의 고온에 노출하면 춘화처리 효과를 되돌릴 수 있다(역춘화처리).

1929년 이전의 연구사

저온과 개화의 관계는 19세기에 이미 관찰되었다. 1857년 미국의 존 핸콕 클리파트는 겨울 밀의 발아에 겨울 기온이 미치는 영향을 보고했고, 독일의 식물생리학자 구스타프 가스너는 1918년 논문에서 겨울 작물과 여름 작물의 요구 조건을 처음으로 체계적으로 구분하며 겨울 곡물의 불어난 발아 종자가 추위에 민감하다는 점을 밝혔다. 소련에서도 1920년대에 막시모프 등이 저온 처리를 연구했고, 이후 유전적 기반이 밝혀지면서 봄 작물과 겨울 작물의 차이는 개화 시기를 조절하는 유전자에 있는 것으로 설명되었다.

1928년 소련의 농학자 트로핌 리센코는 곡물 종자에 대한 저온의 효과를 발표하고 러시아어 '야로비자치야'라는 용어를 만들어 봄 곡물 종자가 봄에 파종해도 결실하도록 만드는 처리를 가리켰으며, 스스로 이를 라틴어에서 온 '베르날리제이션'(vernalization)으로 옮겼다. 러시아어 용어는 춘화처리 현상 전체를 가리키는 말로 일반화되었다.

소련에서의 대규모 도입과 폐기

리센코는 이 기술을 소련 농업에 대규모로 도입했다. 춘화처리 면적은 매년 늘어 1941년에는 소련 전체 곡물 파종 면적의 13%에 이르렀다. 그러나 리센코의 방법은 효과가 일관되지 않았고 노동 집약적이었다. 실험실 조건에서는 봄 작물 종자의 춘화처리에 0도에서 5도가 효과적이었지만 그의 지침은 5도에서 12도를 제시했으며, 습기를 머금은 종자를 뒤집는 과정에서 싹이 상해 파종량을 두 배로 늘려야 했다. 춘화처리는 겨울 곡물의 수확량을 늘리지 못했고, 겨울 곡물에 대한 처리는 오히려 작물을 약화시켰다. 위대한 조국전쟁 무렵과 그 이후 대규모 도입은 노동 집약성, 효과의 불확실성, 제때 파종하지 못할 때 싹이 상할 위험 때문에 중단되었고, 기장과 감자 재배만 남았다.

비판과 1948년

1929년 11월 농업인민위원회 기관지 《농업신문》이 리센코의 실험을 '거대한 실천적 중요성'을 지닌 것으로 소개하고 전문가 토론을 붙였을 때부터 방법의 결함이 지적되었다. 아카데미 회원 콘스탄티노프는 54개 품종시험장과 35개 밀 품종을 5년간 조사하여 평균 증수가 헥타르당 0.04센트너에 불과하다고 밝혔는데, 이는 리센코가 제시한 수치의 20분의 1이었다. 그는 불리한 기상 조건에서 춘화처리한 파종지가 그렇지 않은 곳보다 더 피해를 입고 심하면 죽는다고 지적했고, 류비셰프는 리센코가 실험실 규모의 검증을 건너뛰고 곧바로 대면적에 적용한다고 비판했다. 그러나 이 비판은 정치적으로 차단되었다. 리센코는 1935년 이후 소비에트 생물학계를 장악하고 멘델유전학을 부르주아 사이비과학으로 공격했으며, 1948년 8월 전연방농업과학아카데미 총회에서 고전유전학이 금지된 뒤 1958년에도 잡지의 춘화처리 비판에 《프라우다》가 반박 기사를 실을 정도로 논쟁은 통제되었다.

춘화처리는 대규모 영농 기술로서는 폐기되었지만 식물 육종의 수단으로서는 정당성을 유지했고, 근대 식물생리학의 개념으로 확립되었다. 니콜라이 바빌로프는 남부 지역에서 온 수집 종자를 언 피해 없이 보존하고 개화 시기를 조절하며 교배를 가능하게 하는 육종 수단으로서 춘화처리를 지지했는데, 그에게 이 기술은 리센코 학설과 달리 유전 연구와 양립하는 것이었다. 리센코는 춘화처리된 상태가 유전된다고 주장하며 이 기술을 후천획득형질 유전의 증거이자 멘델유전학 공격의 발판으로 삼았고, 여기서 유전학자들에 대한 탄압이 정당화되었다. 바빌로프는 1940년 체포되어 1943년 감옥에서 사망했다.

현대적 용법

오늘날 춘화처리는 작물 재배와 육종에서 쓰인다. 인공 춘화처리는 온실·기후실·인공기상실에서 겨울철에 추가 세대를 얻거나, 남부 지역에서 온 수집 종자를 보존하거나, 생육 기간을 조절해 교배에 필요한 시기에 개화시키기 위해 널리 이용된다. 감자의 경우에는 싹을 광선에 노출시키는 것을 가리키는 별도의 용법도 있다.