식물성 플랑크톤으로 페트병 분해
식물성 플랑크톤으로 페트병 분해
  • 함예솔
  • 승인 2020.06.02 18:25
  • 조회수 1127
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한국생명공학연구원 세포공장연구센터 이용재, 김희식 박사팀은 유전자 형질 전환을 통해 플라스틱 분해 효소를 발현해 페트병을 분해하는 식물성 플랑크톤을 개발됐습니다. 이는 향후 수생 생태계의 플라스틱 연쇄 오염 및 생물 농축 차단에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다. 해당 연구는 <Microbial Cell Factories>에 게재됐습니다. 

친환경적인 플라스틱이 다가오고 있다. 출처: AdobeStock
친환경적인 플라스틱이 다가오고 있다. 출처: AdobeStock

미세플라스틱 먹이사슬 통해 생태계 연쇄오염

 

어패류 등의 수생 생명체는 미세플라스틱을 먹이로 오인해 섭취하는 경향이 있습니다. 중금속이나 방사능과 같이 먹이사슬을 통해 플라스틱 생물 농축이 일어날 우려가 존재합니다. 식물성 플랑크톤은 수생 생태계에서 1차 생산자로서 빛으로부터 포도당과 같은 영양분을 합성하여 전체 먹이사슬에 공급하는 역할을 담당합니다. 

플라스틱 분해 플랑크톤 개발 기술 활용 모식도. 출처: 한국생명공학연구원
플라스틱 분해 플랑크톤 개발 기술 활용 모식도. 출처: 한국생명공학연구원

이에 플라스틱을 분해하는 식물성 플랑크톤은 미세플라스틱에 의한 수생 생태계의 연쇄 오염을 원천적으로 예방하고 먹이사슬을 통한 플라스틱 생물 농축을 차단할 수 있습니다. 

 

플라스틱 분해하는 식물성 플랑크톤

 

2016년 해외연구팀에 의해 페트병을 분해하는 효소가 세균으로부터 발견됐지만, 아직까지 식물성 플랑크톤인 녹색미세조류에 적용한 사례가 없었습니다. 본 연구팀은 'Chlamydomonas reinhardtii'라는 가장 대표적인 녹색 미세조류에, PET 분해 효소(PETase)의 아미노산 서열을 이용해 식물플랑크톤에 적합하도록 유전자를 합성해 페트병을 분해하는 식물성 플랑크톤 'CC-124_PETase'를 개발했습니다.

(a) 플라스틱 분해 플랑크톤의 PET 분해 실험 방법. 이 중에서 상단의 방법으로 (b) 2주, (c) 3주, (d) 4주 간 실험한 후 HPLC 분석을 수행한 결과. 출처: 한국생명공학연구원
(a) 플라스틱 분해 플랑크톤의 PET 분해 실험 방법. 이 중에서 상단의 방법으로 (b) 2주, (c) 3주, (d) 4주 간 실험한 후 HPLC 분석을 수행한 결과. 출처: 한국생명공학연구원

연구팀은 플라스틱 분해 식물성 플랑크톤을 개발해 시판되고 있는 음료수 페트병을 인체에 무해한 단량체들(TPA, EG)로 완전히 분해하는 것을 확인했습니다. 또한 전자현미경을 통해 페트병이 분해되는 과정을 관찰하는데 성공했습니다. 참고로 TPA는 테레프탈산(terephthalic acid)을, EG는 에틸렌글라이콜(ethylene glycol)을 말합니다. 

플라스틱 분해 과정을 전자현미경으로 2만배 확대하여 관찰한 결과. 출처: 한국생명공학연구원
플라스틱 분해 과정을 전자현미경으로 2만배 확대하여 관찰한 결과. 출처: 한국생명공학연구원

연구책임자인 김희식 박사는 "이번 연구 성과는 세계 최초로 플라스틱을 분해하는 녹색미세조류를 개발한 것"이라며 "이 기술은 플라스틱에 의한 환경오염을 해결할 수 있는 새로운 패러다임을 제시한 결과"라고 밝혔습니다. 이어 "먹이사슬을 통한 미세플라스틱의 생물 농축을 원천적으로 차단할 수 있는 기술의 실마리를 제공함으로써 추가적인 연구를 통해 자연복원, 수산양식 등 다양한 분야에 널리 활용될 수 있을 것"이라고 전망했습니다.


 ##참고자료##

 


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