최근 워싱턴 대학(UW; University of Washington) 연구진은 한 종류의 규조류가 껍질을 어떻게 제어하는지를 알아보기 위해 단백질과 유전자의 전체 조합에 대한 관찰 결과를 발표했으며, 이 연구는 가까운 장래에 무수한 다른 종류의 규조류가 지구 기후 변화와 같은 현상에 어떻게 영향을 끼치는지 과학자들의 이해를 돕게 될 전망이다. 이 연구에 참여한 재료공학 분야 과학자들은 컴퓨터 칩을 보다 효율적으로 제작하는 방법처럼 무수 규산(silica, 실리카) 제조에 관여하는 유전자를 복제하는 가능성에 관심을 나타냈다.

UW 해양학과 박사과정이며 논문의 주요 저자인 Thomas Mock은 확대하지 않으면 보이지 않을 정도의 작은 규조류가 지구 탄소 순환(global carbon cycle)에 매우 중요하다고 밝혔다. 광합성을 하는 동안 규조류는 이산화탄소를 유기탄소(organic carbon)로 전환시키며, 이 과정에서 산소를 생성시킨다. 규조류는 해마다 전 세계 해양에서 약 40%의 유기탄소를 생성시킨다.

새로운 연구는 2004년 동 대학 해양학과 교수인 Virginia Armbrust 연구팀이 발표한 해양 규조류의 일종인 Thalassiosira pseudonana의 유전자 지도를 이용했다. 당시 Armbrust 연구팀은 규조류의 게놈을 처음으로 해독하여, 질소, 지방, 이산화탄소 등을 규조류가 어떻게 활용하여 생존하는가를 밝힌 바 있다. Thalassiosira pseudonana는 단단한 세포벽으로 이루어진 모자 상자 형태의 껍질로 둘러 싸여 있다. 이 규조류는 주로 무수 규산으로 만들어지며 정교한 구멍을 가진 독특한 형태를 갖는다.(본문+GTB2004111393)

연구진은 Thalassiosira pseudonana의 실험실 배양에서 실리콘의 양을 제한하고, 온도를 변화시키는 등과 같은 환경 조건을 변화시켰다.

Mock은 창가에 있는 식물이 더 많은 일광을 비춰주면 더 많이 자라는 것을 생각하라고 지적했다. 새로운 조건은 식물의 유전자가 증가된 빛을 축적할 수 있도록 도와준다고 Mock은 설명했다.

1990년대 후반 이후 과학자들은 규조류 껍질 형성에 영향을 초래하는 소수의 유전자만을 발견했다. Thalassiosira pseudonana를 이용한 새로운 연구는 이전에는 알려지지 않은 다량의 유전자를 규명했다. 실리콘이 제한될 때 75개 유전자의 집합이 규조류 껍질을 형성시키는 유전자 발현으로 연결됐다.

연구진은 실리콘 또는 철(iron)이 제한됐을 때 유전자를 발현시키는 또 다른 84개 유전자의 조합을 발견하였으며, 실리콘과 철이 제한되는 두 가지 경로가 약간의 연관이 있다고 제안했다. 철이 제한되는 조건 하에서 규조는 더 느리게 성장하고 무수 규산의 생산에 관여하는 유전자가 자극된다. 또 개별적인 규조류는 이러한 조건 하에서 군집을 형성하여 더 무거워져 보다 쉽게 가라앉는다.

전 세계 해양의 30%가 철의 농도가 낮은 환경임을 고려하여 일부 과학자들은 철의 농도가 낮은 지역에 철을 투기하여 규조류를 더 많이 번성시켜 대기로부터 더 많은 이산화탄소를 흡수하여 지구 온난화를 저지하는 방안을 제안했다. 그러나 만약 투기된 철이 규조류 껍질의 두께를 변화시키고 가라앉는 대신 상층 해양에 남아 있게 된다면 규조류가 흡수한 탄소는 규조류가 부패하거나 먹이로 이용될 때 대기로 다시 방출된다. 철이 규조류를 번성시키지만 이 연구는 철을 투기하는 방안(iron fertilization, 게리톨 방안)의 효율성에 또 다른 우려를 추가했다고 Mock은 밝혔다.

지구공학(geoengineering)의 범주에 속하는 게리톨 방안(Geritol solution)은 철이 플랑크톤의 성장을 촉진시켜 대기로부터 이산화탄소를 흡수할 수 있다는 이론을 골자로 한다. 2007년 6월 세계자연보호기금(WWF; World Wildlife Fund)은 갈라파고스 제도(Galapagos Islands) 서부 외양(open ocean)에 철가루를 투기하려는 플랑크토스사(Planktos, Inc.)의 계획에 반대 입장을 표명한 바 있다. 당시 WWF는 해양에 철을 투기하는 게리톨 방안이 개별적인 종에 초래할 영향을 넘어 종들 사이의 상호작용 및 전체 생태계에까지 부정적인 영향을 초래할 수 있다고 경고한 바 있다.(GTB2007060703)

워싱턴 대학 연구진의 연구 역시 게리톨 방안의 위험성을 다시 한번 입증했다. 그러나 규조류가 갖는 고유의 기능 즉, 대기로부터 온실가스인 이산화탄소를 흡수하여 해저에 저장할 수 있는 방안 자체는 매우 유용한 것으로 평가된다. 만약 규조류의 껍질의 두께를 변화시킬 의도로 철이 아닌 다른 조건을 조절할 수 있다면 해양에 이산화탄소를 저장하는 방안은 기후 변화를 제어할 수 있는 설득력 있는 방안으로 보인다. 또 Thalassiosira pseudonana 외에 전 세계 무수히 많은 규조류 종의 다양한 가능성을 지속적으로 개발할 수 있다면 철의 투기처럼 환경 영향을 초래하지 않는 유용한 방안으로 발전될 수 있을 것이다.(기사작성자 의견)

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제공: kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2008.01.31 10:12

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