영구동토층 녹으면 농작물에 치명적 병원균 깨어난다

김덕규 극지연구소 책임연구원, 김민철·이영미 극지연구소 선임연구원 연구팀은 기후변화가 영구동토층에 잠들어 있는 병원균을 깨울지, 깨어난 병원균들이 병원성을 갖는지 알아보기 위해 모사 실험을 진행했다. 극지연구소 제공

기후변화 영향으로 영구동토층이 녹으면 병원균이 깨어나 농작물에 피해를 줄 수 있다는 주장을 뒷받침하는 연구결과가 나왔다. 영구동토층은 1년 내내 얼어있는 땅으로 땅 속 온도가 2년 이상 어는점인 0℃ 이하로 유지되는 곳이다. 

극지연구소는 김덕규 책임연구원, 김민철·이영미 선임연구원 연구팀은 기후변화가 영구동토층에 잠들어 있는 병원균을 깨울지, 깨어난 병원균들이 병원성을 갖는지 알아보기 위해 모사 실험을 진행한 연구결과를 발표했다고 4일 밝혔다. 

연구팀은 알래스카 북서부 수어드 반도 카운실 지역에서 채집한 토양을 실험실로 옮긴 뒤 영구동토층을 녹이는 환경을 조성하고 90일간 세균 변화 등을 관찰했다. 동결 여부를 기준으로 위에서부터 녹아 있는 활동층, 얼었다가 녹는 전이층, 녹지 않은 영구동결층으로 구분했다. 전이층과 영구동결층에서 세균의 개체 수가 증가했고 군집 구조도 바뀌었다.

특히 영구동토층에 묻혀 있던 세균 슈도모나스(Pseudomonas) 속의 균주들은 감자 무름병을 일으키는 것으로 드러났다. 슈도모나스 속 균주는 중위도 지역에서 과일, 채소 등을 감염시키는 병원균으로 알려졌다. 이번 실험으로 북극 툰드라의 전이층과 영구동결층에서도 존재가 확인된 것이다. 

연구 결과 슈도모나스 속 균주들은 저온에서 개체 수가 적고 휴면상태라 감염성을 보이지 않았지만 동토가 녹는 환경에서는 식물 병원성 계통의 개체가 부활하면서 감염성을 띠고 개체 수도 증가했다.

연구팀은 감자를 이용해 슈도모나스 속 균주가 감자 무름병을 일으킨다는 사실을 확인했다. 감자는 척박한 토양에서도 비교적 잘 자라기 때문에 온난화로 재배 가능 지역이 늘어나는 상황을 고려해 실험 대상으로 선정됐다.

연구는 독성학과 환경안전 분야 국제학술지인 '환경독성학 및 환경안전(Ecotoxicology and Environmental Safety)'에 지난달 게재됐다.

신형철 극지연구소장은 “북극 영구동토층이 녹으면서 깨어날 미생물들은 분명 걱정거리이지만 그 위험성은 아직 과학적으로 충분히 이해하지 못했다"면서 "잠재적 위협에 선제적으로 대응하기 위해 북극 현장과 실험실에서 식물 병원균의 휴면과 활성을 지속해서 추적하겠다”고 말했다.

<참고자료>
-https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.117531

[이채린 기자 rini113@donga.com]