韓, 30년 묵은 '미스터리' 해양 미생물 정체 밝혔다

심해 '청소부' 사르202 세균, 첫 실험실 배양 성공
조장천 인하대 교수 연구팀, 네이처 커뮤니케이션즈에 지난달 22일 게재
새로운 '목' 확인 성과, 유전자 분석도 마쳐

국내 연구진이 심해에서 여러가지 유기물을 분해하는 미생물을 사상 처음으로 실험실에서 인공 배양하는 데 성공했다.

한국연구재단은 조장천 인하대 교수 연구팀이 심해 미생물 군집의 최대 30%를 차지하는 사르202 세균의 실험실 배양과 게놈 해독에 성공했다고 5일 밝혔다.

해수 1밀리리터(㎖)에는 약 백만 개의 미생물이 서식하며 탄소와 에너지의 순환을 매개함으로써 지구 기후를 조절한다. 1990년대부터 메타게놈 분석을 통해 해양 미생물의 다양성이 밝혀졌으나, 대다수 미생물은 실험실에서 배양이 되지 않아 실체 파악에 한계가 있었다.

연구팀은 서해 바닷물을 채취해 미생물을 키울 수 있는 배지를 만들고, 미생물 세포를 주입한 후 한 달 동안 빛을 주지 않고 배양했다. 그 결과 서해 시료에서 24개의 사르202 균주를 획득하고, 유전체 분석을 통해 전체 게놈 서열을 확보하였다. 이 균주는 1990년대 버뮤다 해역에서 메타게놈 분석을 통해 존재가 밝혀졌지만, 실체 규명이 요원했던 미스터리 미생물이다. 메타게놈(metagenome)은 생물을 배양하지 않고 환경에서 직접 추출한 핵산에 존재하는 모든 유전체를 일컫는다.

연구팀은 사르202 세균이 실험실에서 약 3일에 한 번 분열해 매우 느리게 자라고, 빛에 노출되면 생장을 멈추고 죽는 것을 확인했다. 또 일반적인 세균의 운동기구인 편모 대신 고균(고세균, Archaea)의 특징인 아케엘라 운동기구 유전자를 가지고 있어, 고균으로부터 많은 유전자를 획득했을 것으로 추정했다. 게놈에 다양한 유기물 분해 유전자를 가지고 있으며, 실제로 푸코스, 람노스, 푸코네이트 등 다양한 유기물을 이용하여 실험실에서 생장한다는 것도 확인했다.

이로부터 사르202 세균은 게놈에 존재하는 여러 종류의 물질분해 유전자를 활용해 심해 유기물을 청소하는 역할을 수행하리라 예상된다는 게 연구팀의 결론이다. 배양된 사르202 세균을 ‘빛을 싫어하는 해양세균’이라는 뜻의 ‘루시푸기모나스 마리나’로 명명했다. 또 사르202 세균은 생물분류체계에서 새로운 목에 해당해 ‘루시푸기모나달레스’라는 목이 새롭게 탄생해

조 교수는 “전 세계 미생물학자들이 오랜 시간 실체를 확인하고자 했던 사르202 세균을 국내 바다에서 배양해 해양 미생물 연구의 돌파구를 마련했다”며 “후속 연구를 통해 사르202 세균에 존재하는 수많은 유기물 분해 유전자의 기능을 확인할 계획이다”라고 밝혔다.

이번 연구성과는 지난달 22일 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr