환경부 소속 국립생물자원관은 박수제 제주대 교수팀과 광물찌꺼기 적재장 토양에 서식하는 세균 1,791종의 유전자 정보를 최근 확보했다고 밝혔다.

▲ 광물찌꺼지 적재장 토양.

국립생물자원관은 자생생물 조사‧발굴사업의 하나인 ‘폐광미 지역 서식 원핵생물의 다양성 조사 및 미발굴종 탐색’ 사업을 수행하여, 자생 세균의 서식 정보를 올해 9월 국제학술지 ‘미생물과 환경(Microbes and Environments)’에 투고했다.

 - 폐광미(광물찌꺼기): 광산개발과정에서 금, 은 등 유용광물 회수를 위한 일련의 과정에서 발생되는 찌꺼기로 비소, 납 등과 같은 중금속이 함유되어 있으며, 폐광미를 적재한 후 토양을 상부에 덮는 등 지정장소에서 관리

이번에 밝혀진 세균 서식 정보는 경기 화성, 경북 봉화, 대구 달성에 위치한 광물찌꺼기 적재장의 비소, 구리, 납 등 중금속 오염이 심한 극한 환경의 토양에서 확보된 것이다.

연구진이 채취한 토양에 대해 차세대 염기서열(유전자) 분석법(NGS)으로 세균의 다양성을 조사한 결과, 지점별로 152종에서 1,791종까지 ‘미생물 종 다양성(마이크로바이옴)’을 확인했다.

 - 마이크로바이옴(microbiome): 환경에 공생하며 살아가고 있는 미생물 군집과 그들의 유전 정보를 의미하며, DNA 염기서열 분석기술의 발달과 세계적으로 축적되는 빅데이터에 의해 빠르게 발전하고 있는 분야임

확인 종들의 약 80%는 유전자로만 확인되는 미지의 세균들로, 여러 생물들 중 세균이 신종 발굴의 가능성이 매우 높은 것이 확인됐다.

특히 광물찌꺼기 토양에선 일반 토양에서 발견하기 힘든 속(屬)들인 렙토스필럼(Leptospirillum, 최대 48%), 엑시디티오바실러스(Acidithiobacillus, 최대 22%), 엑시디페로박터(Acidiferrobacter, 최대 9%) 등의 구성 비율이 높게 나타났다.

 렙토스필럼과 엑시디페로박터 속은 철을 산화하는 능력이, 엑시디티오바실러스 속은 황을 산화하는 능력이 있어 황철석 등으로부터 철 등의 유용금속을 분리하는 생물채광에 이용될 수 있는 세균이다.

이들 미생물은 폐광물에서 추가로 채광을 할 수 있게 해주며, 채광할 때 필요한 약 800℃의 온도를 30℃까지 낮출 수 있기 때문에, 에너지 비용을 아낄 수 있다.

 - 생물채광: 미생물이 서식하며, 산화 및 환원 반응으로부터 에너지를 공급받고, 광물로부터 경제적으로 가치 있는 금속을 배출시키는 능력을 이용한 채광법

연구진은 대기 환경 개선에 활용하거나 신소재 생산에 이용 가능한 세균들도 확인했다.

소수이긴 하나 대기질 개선, 바이오 화합물 생산에 이용 가능성이 있는 엑시디필리엄(Acidiphilium, 최대 0.9%), 쿠프리아비두스(Cupriavidus, 최대 1.6%) 속도 나타났다.

엑시디필리엄은 황을 에너지원으로 이용하여 황산의 형성을 억제하기 때문에 온실가스인 이산화탄소를 줄이는데 도움을 주는 것으로 알려졌다. 황산은 암석을 녹여 대기에 이산화탄소를 방출하게 만든다.

쿠프리아비두스는 이산화탄소를 대사과정에 이용하여 생분해성 플라스틱의 제조에 사용가능한 생분해성 고분자를 생산하는 것으로 알려져 있다.

연구진은 이번에 확인한 세균 정보가 향후 유용 미생물의 탐사 및 발굴의 자료로 활용될 수 있도록 산‧학‧연 등 연구자들에게 제공할 계획이다.

황계영 국립생물자원관 생물자원활용부장은 “미생물은 생명공학 산업에서 널리 이용되고 있는 핵심소재로 고부가가치 자원”이라며, “앞으로도 나고야의정서 대응 및 국가 생물자원의 가치 증진을 위해 유용 미생물자원을 지속적으로 발굴해 나가겠다”라고 밝혔다.