본 기사는 ENN이 전하는 최신 환경뉴스입니다. 앞으로 본지는 ENN은 물론 전세계 환경전문 언론에서 전하는 세계 환경문제도 함께 전달, 보도할 예정입니다. (편집자주)
수중 화산 연기 속의 삶
[2023년 3월9일 =ENN] 영구적으로 얼음으로 뒤덮인 북극 심해는 태양의 에너지와 단절되어 생명을 유지하는 아주 적은 양의 유기물을 받는다. 따라서 해저 열 수원에서 방출되는 에너지를 수확할 수 있는 박테리아가 유리할 수 있다.
연구선 폴라스턴을 이용한 연구 임무에서, 독일의 과학자들은 심해에 떠 있는 이 지구 에너지에 독특하게 적응한 박테리아를 발견했다. 그들은 바다에서 생물 지구 화학적 순환을 위한 이 박테리아의 역할을 설명한다.
지각판 경계의 바다 깊은 곳에서는 소위 열수 분출구에서 뜨거운 유체가 상승한다. 유체에는 산소가 없으며 철, 망간 또는 구리와 같은 많은 양의 금속이 포함되어 있다.
일부는 황화물, 메탄 및 수소를 운반할 수도 있다. 뜨거운 물이 차갑고 산소가 풍부한 주변 해수와 섞이면 연기와 같은 금속 황화물 입자를 포함하는 소위 열수 기둥이 발생한다.
이 기둥은 해저에서 수백 미터 떨어져 있으며 근원지에서 수천 킬로미터 떨어져 있다. 열수 기둥은 집으로 지내기에 위태로운 장소처럼 보일 수 있다. 그러나 그것은 특정 박테리아가 바로 그곳에서 번성하는 것을 막지 못한다고 자연 미생물학(Nature Microbiology)에 발표된 한 연구에서 밝혔다.
일시적인 이상 현상인가?
독일 브레멘에 있는 막스 플랑크 해양 미생물학 연구소의 제1 저자 마시밀리아노 몰라리(Massimiliano Molari)는 "우리는 설퍼모나스(Sulfurimonas) 속의 박테리아를 자세히 살펴보았다."라고 말했다.
이 박테리아는 지금까지 저산소 환경에서만 자라는 것으로 알려져 있었지만 때때로 열수 기둥에서도 유전자 서열이 검출되었다. 이름에서 알 수 있듯이 황화물의 에너지를 사용하는 것으로 알려져 있다.
"해저 통풍구와 관련된 환경에서 흘러내린 것으로 추정된다. 그러나 우리는 연기가 설퍼모나스 그룹의 일부 구성원에게 실제로 적합한 환경인지 궁금했다.”
까다로운 표본 채취 조건
알프레드 베게너 인슈투트의 동료들과 함께 브레메르하벤의 헬름홀츠 센터와 마린느 연구소(AWI), 마린느 엔비르 대학교의 마룸 연구소와 함께, 몰레사리는 따라서 남대양에서 열 극성 플랑드르 섬에서 표본 추출하는 도전적인 연구를 수행했다.
"우리는 이전에 연구된 적이 없는 초저속 산등성이의 매우 외진 지역에서 열수 기둥을 표본으로 추출했다. 수력 열수 기둥 표본을 수집하는 것은 찾기가 쉽지 않기 때문에 매우 복잡하다. 열수 기둥을 2,500m 이상의 깊이와 북극해의 낮은 해빙 아래에 위치하거나 남극해의 폭풍 영역 내에 있을 때 표본 채취는 더욱 어려워진다,“
마린 미크로이비외톨로지의 막스 플랑크 인스티튜트의 그룹 리더이자 아크틱 미션의 수석 과학자였던 AWI의 책임자인 안테 보이티우스(Antje Boetius는 설명한다.
과학자들은 표본을 수집하기 위해 연구선에 탑승했고, 이 물속에서 박테리아의 합성과 메타볼리즘을 연구했다.
잘 갖추어진 장비
몰라리와 그의 동료들은 차갑고 산소가 포화한 열수 기둥에 서식하는 설퍼모나스(USulfurimonas pluma, 위첨자 "U"는 미개척을 의미함)라고 하는 새로운 설퍼모나스 종을 확인했다. 놀랍게도, 이 미생물학은 황화물 대신 기둥에서 나온 수소를 에너지원으로 사용했다.
과학자들은 또한 미생물의 유전자를 조사하여 이 유전자가 강하게 환원되어 그들의 생존에 전형적인 유전자를 놓쳤지만, 이 동적 환경에서 성장할 수 있도록 다른 유전자들을 잘 갖추고 있다는 것을 발견했다.
"우리는 이 수력 열 기둥이 미생물을 분산시킬 뿐만 아니라, 열린 바다와 해저 서식지를 생태학적으로 연결할 수도 있다고 생각한다. 우리의 계통발생 학적 분석은 설퍼모나스가 더 높은 산소 내성을 획득한 다음 바다를 가로질러 퍼진 열수 분출구와 관련된 조상에서 파생되었을 수 있음을 시사한다. 그러나 이에 대해서는 추가 조사가 필요하다."라고 몰라리는 말한다.
다른 열수 기둥의 게놈 데이터를 살펴보면 설퍼모나스가 전 세계의 이러한 환경에서 자란다는 사실이 밝혀졌다.
"분명히 그들은 차갑고 산소가 포화하고 수소가 풍부한 열수 기둥에서 생태적 틈새를 발견했다."라고 몰라리는 말한다.
"그것은 우리가 심해에서 설퍼모나스의 생태학적 역할에 대한 우리의 생각을 재고해야 한다는 것을 의미한다. 그것은 우리가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 중요할 수 있다.“
다음은 ENN과 MAX PLANCK INSTITUTE FOR MARINE MICROBIOLOGY가 전하는 뉴스링크입니다.
https://www.enn.com/articles/72131-life-in-the-smoke-of-underwater-volcanoes
https://www.mpi-bremen.de/en/Life-in-the-smoke-of-underwater-volcanoes.html
본지 객원기자(외신) 이상현 소개
서울 영동고등학교를 거쳐 미국 Beverly Hills 고등학교를 졸업하고 Parks College of Aviation & Engineering,에서 항공우주공학 석사를 취득했다.
미국의 McDonnell Douglas (현 The Boeing Company)와 NASA와의 연구 협업 및 파견 근무 등 다양한 경력을 거친 후 현재 국내 지에프오엔엠㈜ / 총괄사업 이사로 근무중이다.
