산소 만드는 '박테리아', '화성의 인간' 한 발 딛다

인간의 화성 거주 가능성 현실화되나

18일 오후 3시 55분(현지시간)을 전후해 미국의 다섯 번째 화성탐사로버 ‘퍼시비어런스’가 화성 표면에 착륙할 예정이다. 퍼시비어런스는 화성 표토를 채취해 지구로 보내는 임무를 포함해 화성 환경에 대한 다양한 탐사를 수행하게 된다.미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)·칼텍 제공

지난해 7월 아랍에미리트(UAE)와 중국, 미국은 화성 탐사선을 잇달아 쏘아 올렸다. 지난 9일 오후 7시 57분(현지시간) UAE의 화성 궤도선 ‘아말’(희망)이 세 나라 중 가장 먼저 화성 궤도에 진입했다. 이로써 UAE는 미국, 러시아, 유럽, 인도에 이어 세계 다섯 번째로 화성 궤도에 진입한 나라가 됐다. 아말은 지난 14일 화성 궤도 안착 후 처음으로 화성을 찍은 사진을 보냈다. 아말보다 사흘 늦게 발사된 중국 화성탐사선 ‘톈원1’호는 아말이 궤도에 진입한 하루 뒤인 10일 오후 7시 52분에 궤도 진입에 성공했다.

지난해 가장 늦게 발사된 미국 항공우주국(NASA)의 화성탐사선은 18일 오후 화성 100㎞ 상공에 도착한 후 시속 2만㎞로 대기권에 진입해 오후 3시 55분(현지시간)을 전후해 새로운 탐사로버 ‘퍼시비어런스’를 화성 표면에 착륙시킬 계획이다. 퍼시비어런스는 화성의 표토(레골리스)를 채취해 지구로 보내는 임무를 수행하게 된다.

천문학적 비용과 시간이 투입되는 화성탐사에 많은 나라가 뛰어드는 이유는 순수한 과학적 탐구 이외에 생명체 흔적을 발견하고 화성 환경을 분석해 인간의 거주 가능성을 판단하기 위한 목적도 있다. 실제로 테슬라 창업자 일론 머스크가 설립한 민간우주개발기업 스페이스X는 2024년 화성 식민지 개척을 위한 유인 탐사선을 보내겠다는 계획을 발표한 바 있다. 사람이 화성에 거주하거나 화성까지 가는 과정에서 가장 중요한 것은 우주인들을 위한 산소, 물, 음식을 비롯한 기타 생필품이다.

독일 브레멘대 응용우주기술·미소중력연구센터(ZARM) 연구팀은 화성처럼 저압과 이산화탄소, 질소만 있는 대기조건에서도 생명유지시스템을 쉽게 만들 수 있는 생명공학 기술을 개발했다고 17일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘첨단 미생물학-극한 미생물학’ 16일자에 실렸다.

화성과 비슷한 환경을 만들어 실험하는 장치 ‘애트모스’의 모습. 연구팀은 유리와 강철로 만들어진 애트모스에 시아노박테리아를 넣고 화성과 같은 환경에서도 생존하며 인간에게 필요한 것을 생산해 낼 수 있는지를 실험했다.독일 브레멘대 ZARM 제공

연구팀은 ‘남조류’로 불리며 광합성을 통해 산소를 만들어 내는 시아노박테리아에 주목했다. 세포핵이 없는 원핵세포로 이뤄진 원핵생물인 시아노박테리아는 원시 지구 대기에 산소를 뿜어내는 데 상당한 역할을 한 것으로 알려졌다. 화성처럼 낮은 기압과 탄소, 질소로 이뤄진 대기에서도 쉽게 살아남아 산소를 만들어 낼 수 있을 것으로 기대되면서 우주생물학에서도 주목받는 생물체이다.

연구팀은 화성과 비슷한 환경의 ‘애트모스’라는 생물반응기를 만들었다. 애트모스는 유리와 강철로 만들어진 1ℓ 용기 9개로 이뤄진 실험장치이다. 연구팀은 애트모스 안에 질소고정 시아노박테리아 중 하나인 ‘아나배나 sp. PCC 7938’을 넣고 지구의 대기압 10분의1 수준인 100h㎩(헥토파스칼), 96% 질소와 4% 이산화탄소로 이뤄진 대기환경을 만들었다. 화성과 비슷한 환경을 만들고자 화성 레골리스와 비슷하게 암석과 부서진 돌조각, 흙, 먼지 등으로 표면을 덮고 열흘 동안 관찰했다.

관찰 결과 시아노박테리아는 죽지 않고 지구에서처럼 산소를 만들어 내는 것이 확인됐다. 연구팀은 아나베나를 이용해 당과 아미노산을 비롯한 기타 영양소는 물론 식품과 의약품 생산에 필요한 다른 종류의 박테리아를 만들 수도 있을 것으로 기대하고 있다.

이번 연구를 이끈 시프리앙 베르수스 박사(우주생물학)는 “이번 개념증명 연구를 통해 박테리아로 인간이 필요로 하는 것들을 쉽게 만들어 낼 수 있음을 확인했다”며 “최종 목표는 화성에서 사용할 수 있는 자원만으로 산소와 영양분은 물론 물까지 생산해 낼 수 있는 생물학적 시스템을 구축하는 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

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