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▲ 수도권 매립지 시료채취 지역

환경부 소속 국립생물자원관은 생활, 건설 등의 폐기물을 처리하는 수도권매립지 토양에서 세균 5,189종의 유전자 정보를 최근 확보했다.

국립생물자원관은 자생생물 조사‧발굴사업의 하나로 올해 1월부터 최근까지 ‘오염토양 서식 원핵생물의 다양성 조사 및 미발굴종’을 탐색하고 있다.

이 사업의 결과로 수도권 매립지 토양에서 사는 세균의 정보를 유전자 수준에서 확보한 것이다.

국립생물자원관 연구진은 매립지에서 채취한 토양에 대해 차세대 염기서열(유전자) 분석법(NGS)으로 세균의 다양성(마이크로바이옴)을 조사한 결과, 5,189종의 서식 가능성을 확인했다.

※ 마이크로바이옴(microbiome): 환경에 공생하며 살아가고 있는 미생물 군집과 그들의 유전 정보를 의미하며, 유전자(DNA) 염기서열 분석기술의 발달과 세계적으로 축적되는 거대정보(빅데이터)에 의해 빠르게 발전하고 있는 분야임

약 73%의 종들은 유전자로만 확인되었을 뿐 현재까지 종의 정체가 파악되지 않은 세균들로, 새로운 세균의 발견 가능성이 매우 높은 것이 확인됐다.

특히 수도권 매립지 토양에는 월등한 비율로 차지하는 우점 속(屬)은 없으나 일반적인 토양환경에서 발견하기 힘든 스핑고모나스(Sphingomonas, 최대 8%), 하이드로제니스포라(Hydrogenispora, 최대 5%), 메틸로박터(Methylobacter, 최대 4%), 아스로박터(Arthrobacter, 최대 4%), 리소박터(Lysobacter, 최대 4%) 등의 구성 비율이 상대적으로 높게 나타났다.

※ 우점: 우선적으로 혹은 우위를 점하여 환경에서 가장 많은 개체수를 이룬 군집(종)의 상태

스핑고모나스는 생분해‧합성 능력으로 생명공학기술에 이용되며, 하이드로제니스포라는 다양한 당 발효에, 메틸로박터는 메탄산화, 아스로박터는 아미노산 생산, 리소박터는 식물병 억제의 능력이 있다.

연구진은 바이오연료 생산에 이용 가능한 세균들도 확인했다.

메틸로사이스티스 팔브스(Methylocystis parvus), 메틸로박터 툰드리팔루덤(Methylobacter tundripaludum), 메틸로사르신 라커스(Methylosarcina lacus) 등은 메탄을 바이오연료로 전환하는 메탄산화세균들로 관련 연구가 세계적으로 보고되어 있는 종(種)들이다.

메탄은 지구 천연가스 성분의 80% 이상을 차지하는 풍부한 가스 자원이나 유용한 화학물질로의 전환이 쉽지 않아, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 메탄올과 같은 화학원료로의 전환에 메탄산화세균이 실제로 이용된다면 미래 에너지 및 자원 기술의 발전에 큰 영향을 미칠 수 있다.

연구진은 이번에 확인한 세균 서식 정보를 토대로 미생물 발굴을 지속적으로 수행하고, 향후 유용 미생물의 발굴 자료로 활용될 수 있도록 산‧학‧연 등 연구자들에게 제공할 계획이다.

이병윤 국립생물자원관 생물자원연구부장은 “폐기물 매립지가 인류의 새로운 에너지 연구를 위한 소중한 생물자원들이 발생하는 곳일 수 있다”라며, “앞으로도 국가 생물자원의 가치 증진을 위해 다양한 환경에서 살고 있는 유용 미생물자원을 지속적으로 발굴하겠다”라고 말했다.