국내 연구진, 빙붕 아래 해저서 철 산화 미생물·핵심 유전자 확인
광합성 없이 철 산화하는 미생물 연구…고대 지구 철 순환 규명 실마리
(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 국내 연구진이 남극 빙붕(Ice Shelf·바다에 떠 있는 거대한 얼음층) 아래 해저 퇴적물에서 철을 산화하는 미생물과 핵심 유전자를 발견했다.
이 연구는 앞서 지구에서 거대한 철광층이 만들어지는 과정에 대한 새로운 단서를 찾았다는 평가를 받는다.
연세대와 성균관대, 극지연구소 등이 참여하는 연구진은 남극 라르센 C 빙붕 아래 해저 퇴적물에서 메타유전체(미생물 군집의 유전체 정보 총합)를 분석했다.
퇴적물은 2013년 쇄빙선 아라온호 연구를 통해 수심 324m 해저에서 채취했다.
시료를 채취한 퇴적층에는 신생대 제4기 마지막 빙하기 때부터 현재까지 약 1만2천년간 해양 환경의 변화가 남아 있다고 연구진은 설명했다.
연구진은 메타유전체 분석을 통해 빛과 산소가 제한된 환경에서 철을 산화하는 세균 '마리이모모나스 페록시단스'(가칭)를 찾아냈다.
또 이 세균의 유전체 서열에서 철 산화에 관여할 것으로 예상되는 특정 단백질(Cys2)을 만드는 유전자를 발견했고, 기능을 실험적으로 규명했다.
연구진은 이번 연구 결과가 '눈덩이 지구'(Snowball Earth) 시기 미생물의 대사와 철 순환에 대한 단서를 제공한다고 의의를 설명했다.
과학자들은 철과 규소가 쌓여 생성된 거대한 '호상철광석층'의 형성을 광합성 세균 활동의 결과로 설명해 왔으나, 얼음이 지구를 덮었을 시기의 지구에서는 이 가설로 철광층 형성 과정을 설명할 수 없다는 한계가 있었다.
연구 논문의 제1저자인 윤재경 연세대 연구교수는 "1만여 년의 기록이 담긴 남극 퇴적층을 분석해 당시 환경과 미생물 생태계를 재구성하고 핵심 미생물의 유전체 복원에서 기능 검증까지 연결한 것이 이번 연구 성과"라고 말했다.
연구를 이끈 김지현 연세대 교수는 "광합성 세균 중심으로 철광층 형성을 설명하던 기존 시각을 넓혔다"고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 개인연구사업(중견연구·유형2), 국가연구소(NRL2.0)사업과 해양수산부 해양 마이크로바이옴 기반 생태환경관리 기술개발사업, 극지연구소 기관고유사업 지원으로 수행했다.
연구 결과는 이날 국제학술지 '마이크로바이옴'에 실렸다.
sun@yna.co.kr
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