초강력 온실가스 ‘메탄·아산화질소’ 한 번에 잡는 미생물 찾았다

이성근 충북대 교수, 습지서 메탄산화미생물 발견
메탄 산화하는 동시에 아산화질소도 환원

충북대 연구진이 강력한 온실효과를 내는 물질인 메탄과 아산화질소를 동시에 분해하는 미생물을 찾아냈다. 산소가 없는 환경에서도 생존하며 온실가스를 제거할 수 있어 폐수 처리장, 농장 같은 곳에서 온실가스 배출 저감 방안으로 활용할 수 있을 전망이다./한국연구재단

국내 연구진이 강력한 온실효과를 내는 메탄과 아산화질소를 동시에 분해하는 습지 미생물을 발견했다.

이성근 충북대 교수가 이끄는 연구진은 습지에서 서식하는 메탄산화미생물 ‘메틸로셀라 툰드라(Methylocella tundrae) T4′와 ‘메틸아시디필룸 칼디폰티스(Methylacidiphilum caldifontis) IT6′를 발견했다고 23일 밝혔다.

메탄과 아산화질소는 이산화탄소보다 각각 25배, 298배 높은 온실효과를 내는 물질이다. 이산화탄소가 화석연료를 사용할 때 주로 배출되는 것과 달리 두 물질은 농업과 폐기물 처리 과정에서 주로 발생한다.

메탄산화미생물은 메탄을 분해하는 역할을 하는 박테리아(세균)를 말한다. 메탄산화균은 생존을 위해 산소가 필요한 ‘호기성 박테리아’로 분류된다. 산소가 거의 없는 습지, 논 같은 환경에서도 이따금 발견되기도 했으나 이들이 이런 환경에서 어떻게 생존하는 지에 대해서는 알려지지 않고 있다. 미생물학자들은 메탄산화균이 아산화질소를 산소 대신 사용해 호흡하면 이 같은 현상을 설명할 수 있다고 보고 있었다.

연구진은 습지에서 채취한 메탄산화미생물의 유전체를 분석해 메틸로셀라 툰드라와 메틸아시디필룸 칼디폰티스가 서식하고 있다는 것을 확인했다. 메틸아시디필룸 칼디폰티스는 2021년 충북대 연구진이 이탈리아 연구진과 함께 이탈리아의 한 유황 온천에서 발견한 미생물로 메탄, 에탄, 프로판을 동시에 분해할 수 있다고 알려졌다.

이들 박테리아의 유전체를 분석한 결과, 아산화질소의 환원에 필요한 유전자를 갖고 있었다. 일반적으로 생존에 산소가 필요한 호기성 미생물은 메탄을 이산화탄소로 산화해 제거하고, 산소가 없을 때 생존하는 혐기성 미생물은 아산화질소를 환원시켜 제거하는 것으로 알려졌다. 산화는 물질에서 전자를 떼어내는 반응을, 환원은 물질에 전자를 붙이는 반응을 말한다.

연구진은 이들 박테리아가 산소가 없을 때는 메탄을 산화시키면서 나온 전자를 이용해 아산화질소를 환원시켜 메탄 산화와 아산화질소 환원을 동시에 할 수 있다는 점도 확인했다. 강한 온실가스를 내는 온실가스 2종을 동시에 제거하는 능력을 갖고 있다는 의미다.

이 교수는 “대기 중 메탄과 아산화질소를 감축하는 기술 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대한다”며 “앞으로 아산화질소 환원 균주를 새롭게 개발해 온실가스 감축이 필요한 분야에서 활용될 수 있도록 연구를 이어갈 예정”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난 18일 소개됐다.

참고 자료

Nature Communications(2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-48161-z

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