ⓒ www.jadam.kr 2009-05-13

과학자들은 멕시코만의 깊은 해저의 이화산 (mud volcanoes)의 분출물 안에서 살고 있는 미생물에 대한 일차조사를 완결했다. 이 지역은 외계환경이나 초기지구의 환경과 비슷할 것으로 생각되고 있다. 미국의 국립과학재단 (National Science Foundation, NSF)의 일부 지원을 받는 이번 연구는 진흙과 석유 그리고 소금물과 가스를 내뿜는 해저의 배출구의 환경은 태양에 의해 에너지를 공급받는 것과는 별도의 먹이사슬체계를 지원하는지 여부를 조사했다.

미국 조지아 대학의 사만다 조이 (Samantha Joye)가 이끄는 연구팀은 활동중인 이화산 주변의 크레이터와 이전에 이화산이었던 소금물에서 액체샘플을 채취하였다. 특히 소금물 웅덩이는 극도로 염분이 높은 곳으로 해저의 침하지역에 형성된다. 미생물학자들은 거의 연구하지 못했던 이러한 형태의 생태계는 특히 대부분 생명체에게 호의적이지 않다. 이곳은 빛과 산소가 없으며 극도로 염도가 높고 유독가스가 존재하기 때문에 생명체가 살기 어렵다.

그럼에도 불구하고 연구자들은 이화산과 소금물 웅덩이는 매우 활동적인 미생물군을 지원하고 있다는 사실을 발견했다. 이들 미생물군은 각각 매우 구분될 뿐 아니라 주변에 서식하고 있는 다른 미생물들과도 구분된다. 이번 연구는 지에 발표되었으며 이러한 생태계의 존재는 초기지구에서 화성과 태양계에 존재하는 위성들 예를 들어 유로파과 같은 극한적인 조건에서도 미생물이 살 수 있다는 것을 함의하고 있다.

NSF의 해양분과장인 필립 테일러 (Phillip Taylor)는 “우리는 단지 극한 또는 거칠다고 밖에 말할 수 없는 매우 이례적인 깊은 해양의 환경지역에서 살고 있는 미생물 생명체의 놀라운 사례를 발견했다. 생명체는 확실히 이곳에서 적응하고 번성하며 살고 있다. 이러한 발견은 지구 밖의 생명체의 존재가능성이 높다고 주장할 수 밖에 없다. 또한 특이한 환경에서 생존을 위한 진화전략의 발견은 잠재적으로 새로운 미생물 발전과 바이오테크 분야에서 사용될 수 있다”고 말했다.

이화산과 소금 웅덩이에 도달하기 위해 조이와 그녀의 동료들은 멕시코 만에서 깊이 600미터의 해저에 잠수정을 타고 도달했다. 그녀는 약 120 킬로미터 떨어진 연구지역을 감각의 축제라고 묘사하면서 “이화산 부근에서 우리는 두꺼운 가스분출물이 끓어오르는 진흙에서 분출되고 있었다. 이것은 옐로우스톤 국립공원에서 발견되는 것과 유사하다. 이러한 가스분출은 대부분 메탄으로 이루어져 있으며 해저에서 수백 미터까지 확대되고 있다”고 말했다. 이 지역은 이상한 현상이 많이 일어나고 있다 이동중인 잠수정의 창을 따라 춤추는 뱀장어에서 50피트 넓이의 화산구는 황산과 붉은 색의 미생물이 흘러나오고 있었다. 조이는 “이것들은 멀리 떨어진 행성이나 다른 외계지역에서 상상할 수 있는 모습이었다”고 말했다.

이화산의 상황은 단기적으로 엄청나게 다양하며 매일 폭발하는 화산에서 한 달에 한번 정도 폭발하는 화산까지 다양하다. 전체적인 이화산과 소금 웅덩이의 수명은 지질학적인 기준에 의하면 짧다 주로 수천 년이나 백만 년이 아니라 수천 년 정도가 된다. 이화산이 휴화산이 된 이후에 화산의 분화구와 침몰된 지반은 해저지역에서 유지되고 염도가 매우 높고 밀도가 높은 액체가 그곳에 고이고 이 소금돔 밑에 석유와 가스가 채워진다. 이곳의 물은 화학적으로 변경되었으며 소금 웅덩이가 형성되는 것이다.

조이의 연구팀은 또한 미생물군에 의해 이루어지는 주요한 신진대사과정의 분포와 규모는 각각 지질학적인 형태에서 특이하다. 조이는 “우리가 연구하는 미생물의 분포와 다양성은 얼마나 생명체가 극한 환경에서 적응할 수 있는가를 보여준다. 우리는 미생물군과 그 신진대사 과정은 환경차이와 연관되고 이들 지역 사이의 액체 배출의 강도와 빈도와 연관된다고 믿고 있다”고 말했다.

지금까지 전세계 해양의 약 5% 만이 탐사되었다 (반면에 달의 어두운 부분은 거의 완전하게 지도가 작성되었다). 전세계의 탐사되지 않은 해양환경에 대해 조이의 연구팀은 이화산과 소금 웅덩이에서 미생물에 대한 연구를 수행했을까 이 두 가지 환경은 심해의 빛이 없는 광합성이 이루어지지 않는 곳에서 미생물의 먹이와 에너지를 제공하는 것으로 알려진 가스와 석유를 배출하는 것으로 알려져 있기 때문이다. 또한 조이는 특히 소금 웅덩이의 높은 염도에 의한 거친 환경에 잘 적응된 미생물은 신진대사 과정의 구분되는 패턴을 보여준다고 예상했다.

NSF의 프로그램 디렉터인 리타 프록터 (Lita Proctor)는 “조이 연구팀의 연구는 흥미롭고 중요한 문제를 제기하고 있다. 예를 들어 조이의 연구팀의 연구에서 이러한 극한적인 환경은 빠르게 변화할 수 있다는 것을 보여주었다. 만일 이러한 미생물군은 각각 극한 환경에서 특이하다면 이화산지역에 살고 있는 미생물이 이렇게 멀리 떨어진 생태계에서 처음으로 서식지를 형성했는가에 대한 질문을 할 수 있다. 이들은 해저에서 새로운 이화산이 폭발할 때까지 기다리는지 아니면 이화산 사이에서 이동하는가?”라는 질문을 던졌다. 이러한 질문은 앞으로 이루어질 연구에서 답을 찾을 수 있을 것이며 초기 지구의 생명체에 대한 이해를 증진시킬 것이다.

출처: 2009년 4월 6일

참고자료: Samantha B. Joye, Vladimir A. Samarkin, Beth! N. Orcutt, Ian R. MacDonald, Kai-Uwe Hinrichs, Marcus Elvert, Andreas P. Teske, Karen G. Lloyd, Mark A. Lever, Joseph P. Montoya & Christof D. Meile. Metabolic variability in seafloor brines revealed by carbon and sulphur dynamics. Nature Geoscience, 2009; DOI:10.1038/ngeo475

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제공 : kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2009.05.13 07:20

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