미 과학재단이 자금을 지원하고, Santa Cruz 소재 캘리포니아 대학교의 해양과학자 Jonathan Zehr가 주도한 연구팀은 대기로부터 질소를 다른 유기체가 이용 가능한 형태로 전환하면서 질소를 고정시키는 새로운 광합성 박테리아를 발견했다. 연구자들은 이를 Nature 저널의 8월 9일호에 게재했다. Zehr는 또한 바다에 질소를 고정하는 많은 종류의 박테리아가 살고 있다는 증거를 발견했다.

이번 발견은 바다의 생지화학적 과정을 발생시키는 유기체에 대해 우리가 얼마나 적은 지식을 가지고 있는가를 말하고 있다. 이번 발견은 지구해양 질소와 탄소작용에 대한 우리의 사고와 모델화에 많은 영향을 주게 됐다고 과학재단의 생물해양 프로그램의 소장 Phil Taylor는 말했다.

비록 질소는 지구대기에서 거의 80%를 차지하고 있으나, 대부분의 유기체는 질소가 다른 요소와 고정-즉, 암모니아 또는 질산염과 같은 요소로 만들어 졌을 때만 이를 사용할 수 있다. 단백질의 요소로 질소는 모든 생명체에 필수적인 요소이다.

Zehr와 공동 참여자들은 하와이 부근의 태평양 바다에서 수집한 바닷물 샘플을 이용해 실험실에서 성장하는 질소 고정 박테리아를 발견했다. 이들 유기체는 해양 및 담수종 양자에 포함되는 과거에 갈녹색 조류로 알려졌던 광합성 박테리아인 남조류(cyanobacteria)의 집단인 남세균 속(genus Synechocystis)에 속한다. 새로이 발견된 질소고정체는 바다에서 질소를 고정시키는 것으로 알려진 다른 해양 남조류보다 더욱 깊은 바다에서 더욱 오랜 기간 활동하는 것으로 나타났다.

지상에서 질소 고정 박테리아는 완두콩이나 강남콩과 같은 콩과식물 뿌리에서 생존하는 것으로 알려진 존재이다. 많은 질소 고정 남조류는 해안바다에서 발견되는 반면, 심해의 경우 거의 알려지지 않고 있다.

우리가 아는 것보다 휠씬 많은 질소고정체가 존재하고 있으며, 심해의 경우 단지 하나 혹은 두 개의 유기체가 질소를 고정하는 것으로 알려져 있다. 이들 존재만으로는 아마 고정되는 질소의 모든 양을 설명할 수 없을 것이라고 Zehr는 밝혔다.

심해에서 질소고정양은 지구온난화와 관련된 시사점을 제공한다. 이는 질소가 해양조류의 성장을 촉진하고 대기로부터 이산화탄소를 흡수하는 역할을 수행하기 때문이다.

과거 12년 동안 Zehr는 유기체 자체를 찾는 것이 아니라 질소고정에 반응하는 단백질을 암호화 하는 유전자인 DNA의 지문을 찾으면서 수 십개의 질소고정 박테리아의 증거를 밝혀왔다.

질소고정 해양 남세균은 Zehr팀이 실험실에서 배양하는 데 성공한 첫 번째 유기체이다. 실험실에서 나타난 것은 전형적인 광합성 해양박테리아보다 100배나 큰 질소고정 박테리아 계통이었다.

상대적으로 큰 남조류의 존재와 그들의 풍부함은 해양에서 그들이 질소고정에 중요한 역할을 수행하고 있다는 사실을 의미한다. 가장 생산적인 것으로 알려진 질소 고정체가 바다 50미터 깊이에서 풍부한 것과 대조적으로 새로운 박테리아는 바다 100에서 200미터 깊이에서 대량 존재하고 있다. 그리고 단지 온난한 계절에만 활동하는 과거에 알려진 질소고정체와는 달리 새로운 박테리아는 2월에도 활동하는 것으로 나타났다.

출처 : 한국과학기술정보연구원, 등 록 일 2001-08-11 원문출판일 2001년 08월 08일

www.nsf.gov/od/lpa/news/press/01/pr0163.htm

운영자, 다른기사보기기사등록일시 : 2003.07.17 10:03

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