▲ 자생 신종 균주의 전자현미경 사진

환경부 소속 국립생물자원관(관장 배연재)은 국내 토양에서 분리한 고세균 연구를 통해 토양이 산성화됨에 따라 심각한 온실가스(이산화질소, 메탄, 아산화질소)중 하나인 아산화질소(N2O, Nitrous oxide)의 발생을 증가시킨다고 밝혔다.

※ 토양산성화: 토양이 산성비와 공해 물질의 유입 등으로 산성화되어 수도이온농도(pH)가 정상치 보다 떨어지는 것

※ 아산화질소: 미생물에 의해 발생하며 지구 온난화를 악화시키는 물질로 알려짐

국립생물자원관은 2016년부터 2018년까지 이성근 충북대학교 교수, 비엔나 대학의 미카엘 바그너(Michael Wagner) 교수 등 국내외 공동 연구진과 함께 특수환경 미생물자원 발굴 및 특성분석 연구사업을 수행했다.

연구진은 산성 조건에서 질산화 과정이 억제됨에 따라 고세균(Archaea, 국내 토양에서 분리한 신종 이용)이 온실가스인 아산화질소를 발생시키는 것을 규명하였다. 아산화질소 발생량은 산성화 정도에 따라 증가했다.

※ 질산화(Nitrification): 유기물질의 분해 과정에서 최종적으로 발생하는 암모니아가 질산으로 전환되는 과정(식물에게 질소원을 제공해주는 중요한 과정)

연구진은 이번 연구를 통해 산성환경이 질산화를 억제시키고, 산소를 이용하지 않는 조건에서는 고세균이 아산화질소 가스를 만든다는 것을 확인했다.

※ 탈질(Denitrification): 미생물의 작용으로 토양 속의 암모니아내 질소가 질산 또는 아질산이 되어 이것이 질소가스가 되어 방출되는 일

연구진은 지난 6월 네이처(Nature) 자매지인 국제미생물생태학회 저널(The ISME Journal; impact factor 9.5)에 관련 연구 결과를 실었다.

지구는 전체 경작가능 토양의 50%가 강한 산성환경이며, 산성토양에서 질소 순환 미생물인 질산화 고세균에 의한 아산화질소 온실가스 발생에 대한 연구는 진행된 바가 없었다. 이번 연구로 미생물과 기후변화 대응관련 후속 연구의 필요성이 제기됐다.

고세균은 토양 및 해양에서의 핵심적인 질산화 미생물로 밝혀져 있으며 선행연구를 통하여 실제로 전국 각지의 토양에 광범위하게 존재하고 있음을 알게 되었다.

배연재 국립생물자원관장은 “새로운 자생 생물자원은 산업자원으로 활용될 수 있을 뿐만이 아니라, 전 세계적인 기후 변화 대응을 위한 원천적인 원리를 밝혀내는 데에도 중요한 기여를 할 수 있다”라며, “환경 보전을 위한 생물자원의 발굴과 활용가치 증진은 국립생물자원관의 가장 큰 임무”라고 말했다.