생명/의료

하부 해양지각 암석의 심층 미생물 및 생존 전략 입증

발행일 : 2020 / 03 / 16

해저의 단단한 암석권에 미생물이 존재할가? 그들은 어떻게 생명을 유지할가? 퉁지(同济)대학교 해양·지구과학대학 리장타오(李江涛) 연구팀과 미국 우즈홀 해양연구소의 공동 연구 결과에 따르면, 해양 하부 해양지각 암석에는 확실히 미생물이 존재하며 그들은 자가영양 방식으로 생존하기도 하지만 많이는 기성 유기물을 섭취하는 종속영양 방식으로 생존한다. 해당 연구 결과는 해양 하부 해양지각 암석에 존재하는 심층 생물권과 그들의 생존 전략을 밝혔다. 해당 성과는 “Nature”에 온라인으로 게재되었다.

샘플링 기술과 조건의 제한으로 해저 해양지각 암석 생물권 관련 연구와 이해는 아주 제한적이다. 연구팀은 2015년 11월 30일부터 2016년 1월 30일 사이에 수행한 국제해양탐사프로그램 (IODP) 제360차 항행에서 하부 해양지각 심층 생물권에 대한 연구를 전개했다. 서남인도양 중앙 해령 Atlantis II 변환 단층의 Atlantis Bank에서 코어 시추를 통해 해저 아래 809미터 범위 내의 하부 해양지각 반려암을 획득했다.

연구팀은 거의 800미터 깊이의 심층 단면에서 위로부터 아래로 가면서 11개 암석 샘플을 채취하여 분석하였다. 세포 염색 통계 결과, 하부 해양지각 반려암 중의 바이오매스는 극히 적으며 통상적인 해양 퇴적물과 상부 해양지각 표층 현무암의 바이오매스보다도 훨씬 적었다. 아울러, 일련의 증거에 따르면 해당 암석 중의 미생물은 세포가 완전하고 성장 발육이 가능했다.

연구팀은 유전자 발현 수준에서 미생물의 하부 해양지각 암석 극한환경에서의 생존 전략을 분석했다. 연구 결과, 수소산화, 메탄산화 및 유황/질소 순환 등 극한 해양 환경에서 흔히 볼 수 있는 화학적 자가영양 방법의 존재를 입증했다. 예상치 못한 점은 종속영양 과정과 관련된 유전자가 많이 발견되었으며 그 발현 수준은 자가영양 과정보다 훨씬 높았다. 이는 더 많은 미생물은 발효 가능한 유기 대분자를 이용하여 하부 해양지각 환경 생활에 적응함을 설명한다.

해당 연구 성과는 하부 해양지각 심층 생물권의 존재를 입증하고 지구권 내부 생물권 분포의 하한을 확장하였다.

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