숨겨진 지하 세계: 수백 미터 깊이에서 번성하는 균류
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2026-09-10 08:26:13
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- 심해 암석의 간극수 한 방울에서 평균 250개의 균류 세포가 발견
- 다른 미생물들은 최대 10km 깊이에서도 번성
지하수, 깊은 암석층의 미세한 구멍, 또는 해저 아래 등 지구 지하에는 독특한 생명의 세계가 도사리고 있다. 박테리아, 고세균, 그리고 다른 미생물들은 최대 10km 깊이에서도 번성한다. 선충류, 완보동물, 그리고 다른 진핵생물들도 심해 생물권에서 발견되었지만, 그 빈도는 매우 드물다. 이러한 심해의 극한 환경, 즉 영구적인 어둠, 극심한 산소 부족, 그리고 적은 영양분은 일반적으로 진핵생물이 살기에 부적합한 것으로 여겨졌다.
"오랫동안 심해에 진핵생물이 상당수 존재한다는 증거는 없었다"고 미시간 대학교의 퀸 문(Quinn Moon) 교수는 설명한다. "이러한 생물체의 DNA 흔적은 발견되었지만, 휴면 상태이거나 지하에 일시적으로만 존재하는 것으로 간주되었다.”
수심 500m에서도 발견되는 균류
이제 미국 심해에서 채취한 샘플들이 이러한 통념을 뒤집고 있다. 이 물은 200~500미터 깊이의 천연가스정에서 유래하며, 빙하기 셰일층까지 뻗어 있다. 문 박사는 "이 물의 대부분은 약 1만 1천 년 전에 마지막으로 지표면과 접촉했다"고 설명했다. 따라서 이 서식지의 생물들은 수천 년 전에 지하 생활에 적응했을 것이다. 연구팀은 리보솜 RNA 분석을 통해 이곳에 어떤 생물이 살고 있는지 밝혀냈다.
결과는 놀라웠다. 지하수 1밀리리터당 약 41만~63만 개의 세포 중 약 10분의 1이 진균, 즉 진핵생물이었다. 심해에서 채취한 이 물 한 방울에는 평균 250개의 단세포 진균이 살고 있었는데, 이는 거의 대양에 서식하는 진균의 수와 맞먹는 수치다. 문 박사 연구팀은 "이 진균의 생물량은 리터당 27.2~44.25㎍(마이크로그램)의 탄소로, 대양과 인간 활동의 영향을 많이 받는 연안 해역의 중간 정도다"고 보고했다.
심층 생물권, 과소평가된 균류 서식지
심층 암석에서 발견된 균류의 생물 다양성은 예상외로 높았다. 연구진은 샘플에서 689종의 균류를 확인했는데, 그중 13종은 이전에 알려지지 않은 종이었다. 문 연구원은 "이는 심층 지하가 균류와 같은 복잡한 생명체가 살기에는 너무 척박하다는 기존의 가정을 반박하는 결과"라며, "적절한 환경이 조성된다면 진핵생물도 심층 지하에서 매우 흔하게 발견될 수 있다"고 말했다. 샘플에서는 선충류나 완보동물과 같은 다세포 동물도 드물게 발견되었다.
연구진에 따르면, 이는 진핵생물, 특히 균류의 생물량과 다양성이 그동안 크게 과소평가되어 왔음을 시사한다. 문 연구원은 "전 세계 균류의 생물 다양성을 추정할 때 심층 지하를 고려한 적이 없었다"고 설명했다. 하지만 앤트림 지층처럼 천연가스와 석유를 함유한 암석층은 대량의 균류를 비롯한 진핵생물을 지탱할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
유기 잔해의 먹이
암석층, 특히 앤트림 지층의 오일 셰일에 남아 있는 유기 잔류물은 심해 생물권에서 균류의 먹이가 될 가능성이 높다. 연구진은 "이러한 유기 잔류물의 분해는 균류에게 탄소와 에너지원을 제공한다"고 설명했다. 조건부 혐기성 균류는 유기 잔해로부터 이산화탄소, 아세트산, 수소, 알코올을 생성하고, 이는 박테리아와 고세균이 메탄을 합성하는 데 사용된다.
문(Moon) 연구팀은 "이번 연구 결과는 유기물에 대한 균류의 분해가 지구 표면 생태계에만 국한된다는 기존의 가정을 반박한다"고 밝혔다. 균류는 지하 깊은 곳에서도 유기 잔해를 분해하여 이산화탄소와 기타 탄소 화합물을 방출한다. 연구진은 "이로써 균류는 생물학적으로 이용 가능한 탄소와 에너지를 지속적으로 공급하여 이 생태계의 기반을 형성한다"고 결론지었다.
독특한 먹이 사슬
지구 표면 깊숙한 곳에 있는 이 서식지의 생물들은 함께 독특한 먹이 사슬을 형성한다. 어떤 생물은 다른 생물이 신진대사에 필요한 원료를 생산한다. 하지만 이러한 암석 지층의 심층 지하에는 기생충, 공생 관계, 그리고 포식자 또한 존재한다. 문 교수는 "이번 발견은 어둡고, 오래되었으며, 우리에게 거의 감춰져 있던 세계를 들여다볼 수 있는 창을 열어준다. 그리고 그곳은 결코 생명체가 없는 곳이 아니다"고 말했다.
출처: Quinn Moon (미시간 대학교 앤아버) 외, The ISME Journal, 2026; doi: 10.1093/ismejo/wrag184
- 심해 암석의 간극수 한 방울에서 평균 250개의 균류 세포가 발견
- 다른 미생물들은 최대 10km 깊이에서도 번성
숨겨진 지하 세계: 수백 미터 깊이에서 번성하는 균류
심해 생물권의 성장: 우리 발밑 수백 미터 아래에는 단순한 박테리아뿐만 아니라 놀라울 정도로 많은 수의 균류가 서식하고 있다는 연구 결과가 나왔다. 심해 암석의 간극수 한 방울에서 평균 250개의 균류 세포가 발견되었는데, 이는 심해에서 발견되는 균류 세포 수와 비슷한 수치다. 이는 예상보다 훨씬 많은 수인데, 이전에는 심해 환경이 대부분의 고등 진핵생물이 살기에는 너무 극한적이라고 여겨졌기 때문이다.
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| ▲ 심해의 숨겨진 세계: 이 전자 현미경 이미지는 지구 표면 아래 수백 미터 깊이의 암석 구멍에서 자라는 균류를 보여준다. · 사진: © Quinn Moon/ 미시간 대학교 |
지하수, 깊은 암석층의 미세한 구멍, 또는 해저 아래 등 지구 지하에는 독특한 생명의 세계가 도사리고 있다. 박테리아, 고세균, 그리고 다른 미생물들은 최대 10km 깊이에서도 번성한다. 선충류, 완보동물, 그리고 다른 진핵생물들도 심해 생물권에서 발견되었지만, 그 빈도는 매우 드물다. 이러한 심해의 극한 환경, 즉 영구적인 어둠, 극심한 산소 부족, 그리고 적은 영양분은 일반적으로 진핵생물이 살기에 부적합한 것으로 여겨졌다.
"오랫동안 심해에 진핵생물이 상당수 존재한다는 증거는 없었다"고 미시간 대학교의 퀸 문(Quinn Moon) 교수는 설명한다. "이러한 생물체의 DNA 흔적은 발견되었지만, 휴면 상태이거나 지하에 일시적으로만 존재하는 것으로 간주되었다.”
수심 500m에서도 발견되는 균류
이제 미국 심해에서 채취한 샘플들이 이러한 통념을 뒤집고 있다. 이 물은 200~500미터 깊이의 천연가스정에서 유래하며, 빙하기 셰일층까지 뻗어 있다. 문 박사는 "이 물의 대부분은 약 1만 1천 년 전에 마지막으로 지표면과 접촉했다"고 설명했다. 따라서 이 서식지의 생물들은 수천 년 전에 지하 생활에 적응했을 것이다. 연구팀은 리보솜 RNA 분석을 통해 이곳에 어떤 생물이 살고 있는지 밝혀냈다.
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| ▲ 매몰된 앤트림 셰일(Antrim Shale) 내 지층수 시료 채취 관련 도해. (a) 미국 미시간주 앤트림 분지(Antrim Basin) 내 시료 채취 관정의 위치를 보여주는 지도 및 개략도. 셰일 및 가스 부존 구역의 분포가 나타나 있으며, 상세히 규명된 염화물(Cl⁻) 농도 구배가 점선으로 표시되어 있음([34]에서 수정). 관정 위치는 삼각형으로 표시되었으며 상대적 심도도 함께 나타냄. (b) 앤트림 셰일 내에 전자식 펌프와 튜빙 어셈블리가 설치된 지층수 관정의 개략도를 해당 지역의 층서와 함께 나타낸 그림. 출처:Deep subsurface organic-rich shale supports abundant, diverse, and novel fungi / 29 July 2026 / Multidisciplinary Journal of Microbial Ecology) |
결과는 놀라웠다. 지하수 1밀리리터당 약 41만~63만 개의 세포 중 약 10분의 1이 진균, 즉 진핵생물이었다. 심해에서 채취한 이 물 한 방울에는 평균 250개의 단세포 진균이 살고 있었는데, 이는 거의 대양에 서식하는 진균의 수와 맞먹는 수치다. 문 박사 연구팀은 "이 진균의 생물량은 리터당 27.2~44.25㎍(마이크로그램)의 탄소로, 대양과 인간 활동의 영향을 많이 받는 연안 해역의 중간 정도다"고 보고했다.
심층 생물권, 과소평가된 균류 서식지
심층 암석에서 발견된 균류의 생물 다양성은 예상외로 높았다. 연구진은 샘플에서 689종의 균류를 확인했는데, 그중 13종은 이전에 알려지지 않은 종이었다. 문 연구원은 "이는 심층 지하가 균류와 같은 복잡한 생명체가 살기에는 너무 척박하다는 기존의 가정을 반박하는 결과"라며, "적절한 환경이 조성된다면 진핵생물도 심층 지하에서 매우 흔하게 발견될 수 있다"고 말했다. 샘플에서는 선충류나 완보동물과 같은 다세포 동물도 드물게 발견되었다.
연구진에 따르면, 이는 진핵생물, 특히 균류의 생물량과 다양성이 그동안 크게 과소평가되어 왔음을 시사한다. 문 연구원은 "전 세계 균류의 생물 다양성을 추정할 때 심층 지하를 고려한 적이 없었다"고 설명했다. 하지만 앤트림 지층처럼 천연가스와 석유를 함유한 암석층은 대량의 균류를 비롯한 진핵생물을 지탱할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
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| ▲ 심층 생물권의 유기체들은 유기물 잔해가 많이 함유된 암석층에서 자체적인 먹이 사슬을 형성한다. — © Moon et al./ The ISME Journal, CC-by 4.0 |
유기 잔해의 먹이
암석층, 특히 앤트림 지층의 오일 셰일에 남아 있는 유기 잔류물은 심해 생물권에서 균류의 먹이가 될 가능성이 높다. 연구진은 "이러한 유기 잔류물의 분해는 균류에게 탄소와 에너지원을 제공한다"고 설명했다. 조건부 혐기성 균류는 유기 잔해로부터 이산화탄소, 아세트산, 수소, 알코올을 생성하고, 이는 박테리아와 고세균이 메탄을 합성하는 데 사용된다.
문(Moon) 연구팀은 "이번 연구 결과는 유기물에 대한 균류의 분해가 지구 표면 생태계에만 국한된다는 기존의 가정을 반박한다"고 밝혔다. 균류는 지하 깊은 곳에서도 유기 잔해를 분해하여 이산화탄소와 기타 탄소 화합물을 방출한다. 연구진은 "이로써 균류는 생물학적으로 이용 가능한 탄소와 에너지를 지속적으로 공급하여 이 생태계의 기반을 형성한다"고 결론지었다.
독특한 먹이 사슬
지구 표면 깊숙한 곳에 있는 이 서식지의 생물들은 함께 독특한 먹이 사슬을 형성한다. 어떤 생물은 다른 생물이 신진대사에 필요한 원료를 생산한다. 하지만 이러한 암석 지층의 심층 지하에는 기생충, 공생 관계, 그리고 포식자 또한 존재한다. 문 교수는 "이번 발견은 어둡고, 오래되었으며, 우리에게 거의 감춰져 있던 세계를 들여다볼 수 있는 창을 열어준다. 그리고 그곳은 결코 생명체가 없는 곳이 아니다"고 말했다.
출처: Quinn Moon (미시간 대학교 앤아버) 외, The ISME Journal, 2026; doi: 10.1093/ismejo/wrag184
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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