식량을 통해 영양분을 얻는 우리 신체는 무엇으로 구성돼 있을까? 다양한 방식의 대답이 가능하지만 원소의 질량 비율로 보자면 산소(65%), 탄소(18.5%), 수소(9.5%), 질소(3.2%) 등이 주성분이다. 이들은 단백질과 핵산을 구성하는 주요 원소라 생명 현상 유지를 위해 항시 적절히 공급되어야 한다. 사람을 포함한 동물은 식물을 섭취함으로써 이 원소들을 흡수한다.

식물은 어떨까. 식물도 생명체인만큼 위 네 개의 필수 원소를 포함한 원소들을 흡수해 생명 활동을 이어간다. 산소와 탄소는 이산화탄소를 통해, 수소는 흡수한 물로부터 쉽게 얻는다. 그러나 질소만큼은 식물도 쉽게 얻기 힘들다. 질소는 대기의 78%를 차지할 정도로 흔하지만 질소 기체는 화학적으로 매우 안정적이라 식물이 이를 흡수해 직접 이용하는 건 불가능하다. 식물이 이용할 수 있는 질소의 주된 공급원은 질소와 다른 원소들이 다양한 방식으로 결합한 질소 화합물(이를 고정 질소라 한다)이다...