대청호 남조류의 상호작용 네트워크(A)와 마이크로시스티스 유전형의 상호작용 네트워크(B)의 구조(한국생명공학연구원 제공)© 뉴스1

국내 연구진이 녹조가 발생하고 사멸하는 과정에 어떤 미생물이 중요하게 작용하는지 마이크로바이옴 및 네트워크 분석 기술을 통해 최초로 규명했다.

한국생명공학연구원(원장 김장성)은 세포공장연구센터 안치용 박사팀이 녹조의 마이크로바이옴(microbiome) 및 상호작용 네트워크 분석을 통해 미생물학적 녹조 발생·사멸 과정에 대해 연구를 수행해 이 같은 성과를 거뒀다고 21일 밝혔다.연구팀은 또 마이크로시스티스 유전형별 상호작용 네트워크도 구축해 보다 상세한 녹조 발생과 사멸 과정에 대해서도 연구했다.

그 결과 미생물은 더욱 밀접한 상호작용하는 구성원들끼리 모듈(module)이라고 하는 단위를 형성했다.

특히 대청호의 미생물들은 10개 미만의 주요한 모듈을 형성했다.마이크로시스티스가 속한 모듈에 있는 미생물들은 녹조 발생 시기에 맞춰 동시에 증감하는 패턴을 보여 이 모듈의 미생물들은 녹조의 발생과 사멸에 가장 큰 기여를 하는 것으로 추정했다.

마이크로시스티스는 수도아나배나(Pseudanabaena)라는 다른 남조류와 매우 강하게 연결돼 있었으며, 마이크로실라시(Microscillaceae), 피렐룰라(Pirellula), 뱀피로비브리오날레스(Vampirovibrionales) 등의 박테리아와도 밀접한 상호작용을 보였다.

마이크로시스티스 유전형 기반 상호작용 네트워크를 분석한 결과에서는 계절에 따른 우점 유전형 및 상호작용 미생물 구성의 변화뿐만 아니라 독소 종류별 주요 생산 유전형도 판별할 수 있었다.

여름철과 가을철 우점하는 마이크로시스티스 유전형과 상호작용하는 미생물의 종류가 달랐다. 여름철 우점 마이크로시스티스 유전형이 더 다양했고 네트워크도 복잡했던 반면 가을철 우점 유전형은 단 2개였고 네트워크도 매우 단순했다.

여름철 녹조 사멸에는 뱀피로비브리오날레스(Vampirovibrionales)라는 기생성 남조류가, 가을철 녹조 사멸에는 스키스토디압토머스(Skistodiaptomus)라는 동물플랑크톤의 기여도가 높은 것으로 나타났다.

여름철 유전형만이 남조류 독소인 마이크로시스틴(microcystin)을 생산했다.

연구진은 최근 널리 연구되는 마이크로바이옴 및 네트워크 분석 기술을 녹조 연구에 적용시켰다는데 의미를 뒀다.

한국생명공학연구원 세포공장연구센터 안치용 박사(연구원 제공)© 뉴스1

안치용 박사는 “녹조가 발생하고 사멸하는 과정에서 어떤 미생물들과 상호작용하며 중요하게 작용하는지에 대해 구체적인 생물학적 과정을 최초로 밝혔다"며 "차후 녹조 발생에 도움을 주는 특정 박테리아 군집의 특성을 이용해 이들의 생장을 억제하는 환경 조건을 조성하는 등 친환경적인 녹조 제어 기술을 개발하는데 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 환경과학(상위 4%) 및 수자원 분야(상위 1%)의 세계적 저널인 ‘워터리서치(Water Research)’ 온라인 판에 2019년 12월 7일 게재됐다.

한편 생명연은 녹조 문제의 현재를 진단하고, 이를 바탕으로 지속 가능한 녹조제어 관련 R&D를 지속해오고 있다.


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