[현대해양] 비식생 갯벌의 탄소 저장 비밀이 해양세균 폴리히드록시알카노에이트(PHA) 과립으로 규명됐다.
김재진 고려대학교 환경생태공학부 교수 연구팀은 해양세균을 통해 식물이 자라지 않는 비식생(非植生) 갯벌에서의 탄소 흡수 및 저장 과정을 생분해성 플라스틱 소재인 PHA 과립으로 규명했다고 25일 밝혔다.
김재진 교수 연구팀은 서울대 김종성 교수가 주도하는 ‘블루카본 기반 기후변화 적용형 해안조성 기술개발’ 프로젝트를 수행하며 세균이 비식생 갯벌 내에 축적된 탄소를 PHA(Poly Hydroxy Alkanoate) 과립(작은 알갱이) 형태로 전환해 세포 내에 저장한다는 사실을 밝혀냈다.
PHA는 세균이 생산하는 생분해성 플라스틱으로, 석유 기반 플라스틱과 비교해 생분해성이 뛰어나 최근 친환경 대체제로 주목받고 있다. 또 PHA는 탄소원이 풍부할 때 세포 내에 축적하는 폴리에스터류 고분자이기도 한데, 자연계에서 다양한 환경에 존재하는 세균에 의해 생산된다.
김 교수 연구팀에 따르면, 비식생 갯벌 내의 풍부한 탄소원을 해양세균이 친환경소재인 PHA로 전환한다는 것. 이를 자세히 들여다보면, 갯벌의 토양 내에 축적된 유기물이 해당과정을 통해 해양세균의 세포내로 유입돼 포도당으로 전환되고, 이 포도당이 아세틸-코엔자임A로 전환, 다음 3단계 생합성 효소의 작용을 통해 PHA 중 하나인 PHB, poly(3-hydroxybutyrate)로 전환된다는 것이다. 이 과정은 비식생 갯벌 내 해양세균이 탄소를 이용해 생분해성 플라스틱을 생산할 수 있음을 증명하며, 이것이 비식생 갯벌이 흡수한 탄소를 세균이 분해, 이용, 격리시킨다는 것을 간접적으로 보여준다는 것이라고 보고했다.
특히, 연구팀은 염도가 높은 환경에서 분리한 세균이 PHA 생산에 탁월함을 발견했다.
연구결과를 논문으로 발표한 김 교수팀 유연재 박사(주저자)는 “이 발견이 비식생 갯벌 내의 미생물이 탄소 순환에 기여하는 방식과 생분해성 플라스틱 생산 과정에 대한 이해를 새롭게 하며, 갯벌에서의 생물학적 탄소순환에 대한 이해를 심화시켰다”고 의미를 부여했다.
또한, 김재진 교수는 “갯벌 미생물의 이러한 특성을 활용한다면 해양생태계와 미생물의 지속 가능한 물질 순환과 자원 관리에 큰 전환점이 될 것”이라며, “향후 갯벌 생태계 연구와 함께 탄소흡수 프로세스와 미생물의 역할을 파악하는 연구를 계속하겠다”고 말했다.
이 연구 성과는 ‘Enhancing poly(3-hydroxybutyrate) production in halophilic bacteria through improved salt tolerance’(내염성이 증진된 호염성 세균에서의 PHA 생산율 증대) 제목의 논문으로 작성돼 국제 저명 학술지 ‘생물자원기술’(Bioresource technology, IF : 11.4, 삼위 6%) 2월호(Volume 394)에 게재됐다.
