온실가스 주범 메탄·아산화질소 둘 다 먹는 습지미생물 발견

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[아이뉴스24 최상국 기자]주요 온실가스인 메탄(CH4)과 아산화질소(N2O)를 동시에 분해하는 습지미생물이 발견됐다.

한국연구재단은 이성근 충북대학교 교수 연구팀이 습지에서 서식하는 메탄산화미생물이 아산화질소 제거 능력도 갖추고 있음을 확인하고, 그 원리를 규명했다고 밝혔다.

메탄과 아산화질소는 이산화탄소보다 각각 25배와 298배 높은 온실효과를 발생시키는 대표적인 온실가스이다.

일반적으로 미생물에 의한 메탄의 산화(CH4→CO2)는 산소가 있는 조건에서, 아산화질소의 환원(N2O→N2)은 산소가 없는 조건에서 발생한다. 자연에서 호기성 미생물이 메탄을 이산화탄소로 산화하고, 혐기성 미생물이 아산화질소를 대기 질소로 환원하면 온실효과가 사라진다.

하지만 메탄산화균이 습지, 논, 산림 토양, 지열 서식지와 같은 저산소, 심지어 산소가 없는 혐기적 환경에서도 자주 관찰돼 연구자들에게 수수께끼로 여겨졌다.

연구팀은 습지나 극한 환경에서 서식하는 메탄산화미생물의 유전체를 분석한 결과 아산화질소 환원효소를 가지고 있는 미생물 두 가지(메틸로셀라 툰드라 T4, 메틸아시디필룸 칼디폰티스 IT6)를 발견했다.

또한 실험을 통해 이들 미생물이 혐기성 조건에서 산소 대신 아산화질소를 호흡(환원)에 이용해 성장할 수 있음을 입증했다. 이 메탄산화미생물들은 메탄을 산화할 때 발생한 전자를 아산화질소 환원에 사용해 메탄산화와 아산화질소환원을 동시에 할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 두 가지 핵심 온실가스를 먹고 자라는 미생물이 발견된 것이다.

혐기성 조건에서 생산된 메탄은 호기성 조건으로 확산되어 호기성 메탄산화미생물에 의해 이산화탄소로 산화된다. 다양한 조건에서 발생하는 아산화질소는 혐기성 조건에서 환원되어 대기 질소로 방출된다. 이번 연구를 통해 저산소 조건에서 단일 미생물에 의해 메탄산화와 아산화질소환원이 연동될 수 있음을 최초로 발견했다. [사진=이성근 충북대학교 교수]

이성근 교수는 “이번 연구에서 규명한 미생물의 특성을 이용하면 자연·인공 생태계에서 발생하는 메탄 및 아산화질소 감축 기술 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔다.

더불어 “앞으로 산소 농도에 민감하지 않은 아산화질소 환원 균주를 개발해, 호기적 조건에서 아산화질소 제거 활성을 높이고, 온실가스 감축이 필요한 다양한 분야에서 활용될 수 있도록 추가연구를 계획하고 있다”라고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’에 5월 18일 게재됐다. (논문제목 :Nitrous oxide respiration in acidophilic methanotrophs)

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