남극 해양 물질의 순환과정 규명
- 메타유전체기술로 기후변화와 탄소분해 미생물 관계 확인 -
□ 지구 탄소순환 이해의 단초가 될 남극 해양의 탄소순환 원리가 확인됐다. 이성근 교수(충북대학교) 연구팀이 남극해역 식물플랑크톤의 번성‧소멸과 탄소 순환에 관여하는 미생물 군집의 종류를 밝히고 관련 기작을 규명했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.
□ 해양 식물플랑크톤은 광합성으로 대기 중 이산화탄소를 고정(흡수)하여 온실가스 농도를 낮추는 중요한 역할을 한다. 식물 플랑크톤이 1차 생산한 유기물은 해양 표층에서 미생물에 의해 분해되어 대기 중 이산화탄소로 방출되거나 심해저로 운반되어 대기와 격리된다.
ㅇ 일반적으로 해양은 식물플랑크톤에 의해 1차 생산된 유기물이 심해로 격리되는 비율이 높지만 남극 해양은 이들 유기물 대부분이 미생물에 의해 분해되어 다시 이산화탄소로 방출되는 특징을 보인다.
ㅇ 또한 남극 해양은 여름철 기온 변화로 식물플랑크톤의 종류와 활성이 급변하고, 이에 따라 탄소를 분해하는 미생물 군집도 변화한다. 이러한 현상은 남극 해양에 존재하는 미생물에 의한 것으로 추정됐지만 남극 해양의 저온미생물은 배양이 어려워 원인 규명이 쉽지 않았다.
□ 연구팀은 기존의 미생물 배양방법 대신 해양 미생물 군집 전체에서 DNA를 추출하여 각각의 미생물 유전체를 재구성하는 메타유전체기술로 서남극 해역의 탄소순환에 관여하는 핵심 미생물의 유전체를 재구성했다.
□ 연구팀은 미생물 유전자 발현체를 분석하여 식물플랑크톤 번성 시기에 따라 관여하는 핵심 미생물의 종류가 달라짐을 밝혔다. 이들 미생물 군집의 변화는 여름철 식물플랑크톤에 의해 생성되는 유기물 종류의 변화에 따른 것임을 확인하여 남극해역 미생물과 이들이 관여하는 탄소순환 원리를 규명할 수 있었다.
□ 이성근 교수는 “식물플랑크톤이 번성하고 소멸하는 과정에서 생산된 유기물의 분해에 관련된 미생물의 유전체 및 대사경로를 밝혀 지구의 탄소 순환을 이해하는 기반을 마련하였다”라고 연구 의의를 설명하며 “남극 해양생태계에서 식물플랑크톤이 고정한 탄소를 심해로 격리하는 기술개발 등 새로운 가능성 창출에 기여할 수 있을 것이다”라고 기대를 밝혔다.
□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(기초연구실)과 극지연구소의 지원으로 수행되었다. 연구 결과는 미생물분야 국제학술지 ‘마이크로바이옴(Microbiome)’에 2월 21일 게재되었다.
