플라스틱을 먹는 수백 개의 곰팡이와 박테리아 발견
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2023-05-25 09:59:41
3'20" 읽기
- 중국 염습지의 플라스틱 샘플에는 239종의 플라스틱 분해 미생물이 서식
- PCL 분해 미생물이 풍부
- 총 184종의 플라스틱을 먹는 곰팡이 종과 55종의 박테리아 균주가 플라스틱
- 샘플에 정착해 "플라스티스피어"(플라스틱 생태계)를 형성
우리 행성은 쓰레기로 가득 차 있다. 유엔환경계획(UNEP)에 따르면 매년 4억 톤의 플라스틱 쓰레기가 발생하며 그 추세는 점점 높아지고 있다. 석유에서 생산되는 폴리머는 거의 생분해되지 않기 때문에 환경에서 제거하기가 어렵다. 그러나 다행스럽게도 우리는 플라스틱 홍수와의 싸움에서 혼자가 아니다. 2016년 연구원들은 두 가지 효소의 도움을 받아 플라스틱 PET를 기본 구성 요소로 분해할 수 있는 플라스틱을 먹는 박테리아를 처음 발견했다. 현재 400종 이상의 플라스틱 분해 곰팡이와 박테리아가 알려져 있다.
소금 습지의 플라스틱 미식가
미생물 영역에서 다른 유망한 플라스틱 먹는 것들을 찾기 위해 난징 농과대학교(Nanjing Agricultural University)의 구안 팡(Guan Pang)이 이끄는 연구원은 이제 중국 동부 Dafeng의 플라스틱 폐기물을 조사했다. 유네스코에 의해 보호되는 습지는 황해 연안에 위치한다. 무엇보다도 해안 갯벌과 염습지를 포함한다. Pang의 팀은 해당 지역의 눈에 띄게 더러운 세 곳에서 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리염화비닐(PVC)을 포함한 총 50개의 플라스틱 폐기물 샘플을 수집했다.
실험실에서 과학자들은 특징적인 유전자 서열을 사용해 어떤 유형의 미생물이 플라스틱 폐기물에 정착했는지 확인하기 위해 DNA 메타바코딩 방법을 사용했다. 그런 다음 Pang과 그의 동료들은 어떤 플라스틱이 발견된 곰팡이와 박테리아를 분해할 수 있는지 조사했다.
PCL 분해 미생물이 풍부
그 결과 총 184종의 플라스틱을 먹는 곰팡이 종과 55종의 박테리아 균주가 플라스틱 샘플에 정착해 "플라스티스피어"(플라스틱 생태계)를 형성했다. 공동 저자 Xuesong Li의 보고에 따르면 이렇게 풍부한 미생물은 처음에 연구팀을 놀라게 했다.
"처음에 우리는 단일 샘플링에서 충분한 데이터를 수집할 수 없을 것이라고 우려했지만 지금까지의 결과는 압도적이었고 우리는 그들의 특성을 연구하기 위해 더 많은 배양지를 격리하는 것을 자제해야 했다."
초기 테스트에 따르면 샘플에서 발견된 모든 균주는 폴리카프로락톤(PCL)을 분해할 수 있다. PCL은 다양한 폴리우레탄 제조에 널리 사용되는 생분해성 석유 기반 폴리에스터다. 이는 냉장고, 운동화 또는 건물 단열재와 같은 수많은 일상 제품에서 발견된다.
플라스틱에 굶주린 버섯
다펭(Dafeng)에서 발견되는 곰팡이 균주는 전 세계적으로 발견되는 곰팡이 그룹인 Alternaria를 포함해 14개의 다른 속에 속한다. 팀은 또한 일반적으로 기생적으로 식물에서 영양분을 얻는 농업 해충 푸사리움(Fusarium)과 네오코스모스포라(Neocosmospora)를 식별할 수 있었다. 그러나 그들은 PCL 플라스틱으로도 영양분을 섭취 할 수 있는 것 같다. Pang의 팀이 알아낸 것처럼 죽은 식물과 동물의 잔해를 먹고 사는 곰팡이보다 훨씬 낫다.
자연에서 일부 균류는 수백만 년 동안 셀룰로오스, 탄수화물 또는 단백질과 같은 복잡한 유기 화합물을 분해하여 탄소를 얻을 수 있는 특수 효소를 개발했다. 분명히 이러한 능력은 플라스틱을 분해할 때도 도움이 되며, 플라스틱을 탄소원으로도 사용한다.
유망한 박테리아 균주 발견
연구팀은 다펭(Dafeng)의 곰팡이 외에도 스트렙토마이시스(Streptomyces)와 존[시아(Jonesia)라는 두 가지 박테리아 속을 플라스틱 분해의 유망한 후보로 확인했다. Streptomyces는 중요한 항생제 생산 그룹으로 간주되지만 Jonesia는 최근에야 발견되었다. 두 속 모두에서 과학자들은 PCL 외에 다른 석유 기반 폴리머를 분해할 가능성이 있는 것으로 보이는 변종을 확인했다. 특히 Jonesia quinghaiensis 종은 플라스틱에서 발견되는 55종의 박테리아 중에서 지배적이었다.
연구팀에 따르면 플라스틱 관련 미생물에 대한 이해는 아직 초기 단계다. 그러나 과학자들은 현재 작업을 통해 해당 분야에서 상당한 진전을 이루기를 희망한다. Pang의 동료인 Feng Cai는 "우리는 표면을 거의 긁지 않았으며 미래 기술에 대한 잠재적으로 유망한 자원을 이미 많이 발견했다"고 말했다.
(유해 물질 저널, 2023; doi:10.1016/j.jhazmat.2023.131399)
출처: Kew Gardens, Journal of Hazardous Materials
- 중국 염습지의 플라스틱 샘플에는 239종의 플라스틱 분해 미생물이 서식
- PCL 분해 미생물이 풍부
- 총 184종의 플라스틱을 먹는 곰팡이 종과 55종의 박테리아 균주가 플라스틱
- 샘플에 정착해 "플라스티스피어"(플라스틱 생태계)를 형성
플라스틱을 먹는 수백 개의 곰팡이와 박테리아 발견
중국 염습지의 플라스틱 샘플에는 239종의 플라스틱 분해 미생물이 서식하고 있다.
맛있는 플라스틱:
과학자들은 중국 다펑(Dafeng)의 연안 염습지에서 총 184개의 플라스틱 분해 곰팡이와 55개의 박테리아 변종을 확인했다. 이러한 "플라스틱 먹는 박테리아"는 다양한 폴리우레탄 제조에 자주 사용되는 플라스틱 폴리카프로락톤(PCL)을 분해할 수 있다. 일부 박테리아 또한 다른 석유 기반 폴리머를 분해할 가능성이 있다고 연구원들은 말했다. 새로운 플라스틱 먹는 바이러스들은 세계적인 플라스틱 위기를 해결하는 데 도움이 될 수 있다.
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| ▲ "플라스틱 먹는 박테리아"는 다양한 폴리우레탄 제조에 자주 사용되는 플라스틱 폴리카프로락톤(PCL)을 분해할 수 있다. ⓒ The Science plus |
우리 행성은 쓰레기로 가득 차 있다. 유엔환경계획(UNEP)에 따르면 매년 4억 톤의 플라스틱 쓰레기가 발생하며 그 추세는 점점 높아지고 있다. 석유에서 생산되는 폴리머는 거의 생분해되지 않기 때문에 환경에서 제거하기가 어렵다. 그러나 다행스럽게도 우리는 플라스틱 홍수와의 싸움에서 혼자가 아니다. 2016년 연구원들은 두 가지 효소의 도움을 받아 플라스틱 PET를 기본 구성 요소로 분해할 수 있는 플라스틱을 먹는 박테리아를 처음 발견했다. 현재 400종 이상의 플라스틱 분해 곰팡이와 박테리아가 알려져 있다.
소금 습지의 플라스틱 미식가
미생물 영역에서 다른 유망한 플라스틱 먹는 것들을 찾기 위해 난징 농과대학교(Nanjing Agricultural University)의 구안 팡(Guan Pang)이 이끄는 연구원은 이제 중국 동부 Dafeng의 플라스틱 폐기물을 조사했다. 유네스코에 의해 보호되는 습지는 황해 연안에 위치한다. 무엇보다도 해안 갯벌과 염습지를 포함한다. Pang의 팀은 해당 지역의 눈에 띄게 더러운 세 곳에서 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리염화비닐(PVC)을 포함한 총 50개의 플라스틱 폐기물 샘플을 수집했다.
실험실에서 과학자들은 특징적인 유전자 서열을 사용해 어떤 유형의 미생물이 플라스틱 폐기물에 정착했는지 확인하기 위해 DNA 메타바코딩 방법을 사용했다. 그런 다음 Pang과 그의 동료들은 어떤 플라스틱이 발견된 곰팡이와 박테리아를 분해할 수 있는지 조사했다.
PCL 분해 미생물이 풍부
그 결과 총 184종의 플라스틱을 먹는 곰팡이 종과 55종의 박테리아 균주가 플라스틱 샘플에 정착해 "플라스티스피어"(플라스틱 생태계)를 형성했다. 공동 저자 Xuesong Li의 보고에 따르면 이렇게 풍부한 미생물은 처음에 연구팀을 놀라게 했다.
"처음에 우리는 단일 샘플링에서 충분한 데이터를 수집할 수 없을 것이라고 우려했지만 지금까지의 결과는 압도적이었고 우리는 그들의 특성을 연구하기 위해 더 많은 배양지를 격리하는 것을 자제해야 했다."
초기 테스트에 따르면 샘플에서 발견된 모든 균주는 폴리카프로락톤(PCL)을 분해할 수 있다. PCL은 다양한 폴리우레탄 제조에 널리 사용되는 생분해성 석유 기반 폴리에스터다. 이는 냉장고, 운동화 또는 건물 단열재와 같은 수많은 일상 제품에서 발견된다.
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| ▲ 다펑(Dafeng) 해안 염습지와 해당 지역의 플라스틱 샘플에서 발견된 배양 미생물. © Irina Druzhinina와 Feng Cai |
플라스틱에 굶주린 버섯
다펭(Dafeng)에서 발견되는 곰팡이 균주는 전 세계적으로 발견되는 곰팡이 그룹인 Alternaria를 포함해 14개의 다른 속에 속한다. 팀은 또한 일반적으로 기생적으로 식물에서 영양분을 얻는 농업 해충 푸사리움(Fusarium)과 네오코스모스포라(Neocosmospora)를 식별할 수 있었다. 그러나 그들은 PCL 플라스틱으로도 영양분을 섭취 할 수 있는 것 같다. Pang의 팀이 알아낸 것처럼 죽은 식물과 동물의 잔해를 먹고 사는 곰팡이보다 훨씬 낫다.
자연에서 일부 균류는 수백만 년 동안 셀룰로오스, 탄수화물 또는 단백질과 같은 복잡한 유기 화합물을 분해하여 탄소를 얻을 수 있는 특수 효소를 개발했다. 분명히 이러한 능력은 플라스틱을 분해할 때도 도움이 되며, 플라스틱을 탄소원으로도 사용한다.
유망한 박테리아 균주 발견
연구팀은 다펭(Dafeng)의 곰팡이 외에도 스트렙토마이시스(Streptomyces)와 존[시아(Jonesia)라는 두 가지 박테리아 속을 플라스틱 분해의 유망한 후보로 확인했다. Streptomyces는 중요한 항생제 생산 그룹으로 간주되지만 Jonesia는 최근에야 발견되었다. 두 속 모두에서 과학자들은 PCL 외에 다른 석유 기반 폴리머를 분해할 가능성이 있는 것으로 보이는 변종을 확인했다. 특히 Jonesia quinghaiensis 종은 플라스틱에서 발견되는 55종의 박테리아 중에서 지배적이었다.
연구팀에 따르면 플라스틱 관련 미생물에 대한 이해는 아직 초기 단계다. 그러나 과학자들은 현재 작업을 통해 해당 분야에서 상당한 진전을 이루기를 희망한다. Pang의 동료인 Feng Cai는 "우리는 표면을 거의 긁지 않았으며 미래 기술에 대한 잠재적으로 유망한 자원을 이미 많이 발견했다"고 말했다.
(유해 물질 저널, 2023; doi:10.1016/j.jhazmat.2023.131399)
출처: Kew Gardens, Journal of Hazardous Materials
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