메탄·아산화질소 동시에 제거하는 습지미생물 발견으로 온실가스 해결하자
메탄·아산화질소 동시에 제거하는 습지미생물 발견으로 온실가스 해결하자
  • 이웃집편집장
  • 승인 2024.05.24 19:19
  • 조회수 1059
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주요 온실가스인 메탄(CH4)[1] 과 아산화질소(N2O)[2]를 동시에 분해하는 습지미생물이 발견됐습니다.   

 

한국연구재단은 이성근 교수(충북대학교) 연구팀이 습지에서 서식하는 메탄산화미생물이 아산화질소 제거 능력을 갖추고 있음을 확인하고, 그 원리를 규명했다고 밝혔는데요. 

 

메탄과 아산화질소는 이산화탄소보다 각각 25배와 298배 높은 온실효과를 발생시키는 대표적인 온실가스입니다.   

 

자연에서 호기성[3] 미생물이 메탄을 이산화탄소로 산화하고, 혐기성[4] 미생물이 아산화질소를 대기 질소로 환원하면 온실효과를 줄일 수 있는데요. 일반적으로 미생물에 의한 메탄의 산화는 산소가 있는 조건에서, 아산화질소의 환원은 산소가 없는 조건에서 발생합니다. 하지만 메탄산화균이 습지, 논, 산림 토양, 지열 서식지와 같은 저산소, 심지어 산소가 없는 혐기적 환경에서도 자주 관찰되어 연구자들에게 수수께끼로 여겨졌습니다.  

환경생태계에서의 단일 미생물에 의한 메탄산화 및 아산화질소환원그림 설명: 혐기성 조건에서 생산된 메탄은 호기성 조건으로 확산되어 호기성 메탄산화미생물에 의해서 이산화탄소로 산화됨. 다양한 조건에서 발생하는 아산화질소는 혐기성 조건에서 환원되어 대기 질소로 방출됨. 이러한 과정을 통하여 온실가스 감축에 기여함. 이번 연구를 통하여, 저산소 조건에서 단일 미생물에 의해 메탄산화와 아산화질소환원이 연동될 수 있음을 최초로 발견함.그림제공: 충북대학교 이성근 교수
환경생태계에서의 단일 미생물에 의한 메탄산화 및 아산화질소환원그림 설명: 혐기성 조건에서 생산된 메탄은 호기성 조건으로 확산되어 호기성 메탄산화미생물에 의해서 이산화탄소로 산화됨. 다양한 조건에서 발생하는 아산화질소는 혐기성 조건에서 환원되어 대기 질소로 방출됨. 이러한 과정을 통하여 온실가스 감축에 기여함. 이번 연구를 통하여, 저산소 조건에서 단일 미생물에 의해 메탄산화와 아산화질소환원이 연동될 수 있음을 최초로 발견함.그림제공: 충북대학교 이성근 교수

연구팀은 습지 및 극한 환경에서 서식하는 메탄산화미생물의 유전체를 분석하여 아산화질소 환원에 관여하는 유전자를 발견했습니다. 또한 실험을 통해 메탄산화미생물이 혐기성 조건에서 산소 대신  아산화질소를 호흡(환원)에 이용하여 성장할 수 있음을 입증했습니다. 이를 통해 낮은 산소 조건에서도 습지미생물에 의해 메탄의 산화와 아산화질소의 환원이 동시에 일어날 수 있음을 알아냈습니다. 

 

이성근 교수는 “이번 연구에서 규명한 미생물의 특성을 이용하면 자연·인공 생태계에서 발생하는 메탄 및 아산화질소 감축 기술 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔습니다. 더불어“앞으로 산소 농도에 민감하지 않은 아산화질소 환원 균주를 개발하여, 호기적 조건에서 아산화질소 제거 활성을 높이고, 온실가스 감축이 필요한 다양한 분야에서 활용될 수 있도록 추가연구를 계획하고 있다”라고 말했습니다. 

 

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’에 5월 18일 게재됐습니다. 

논문명: Nitrous oxide respiration in acidophilic methanotrophs

 

#용어설명

[1] 메탄(CH4): 탄소와 수소로 이루어진 알케인 화합물로, 자연에서 혐기성 미생물에 의해 생성되며 이산화탄소보다 약 25배 강력한 비이산화탄소 온실가스이다. 

[2] 아산화질소(N2O): 지구 대기 중에서 이산화탄소보다 약 298배 더 강력한 비이산화탄소 온실가스로, 자연에서 질산화 및 탈질 미생물 대사의 부산물로 생성된다.

[4] 호기성: 공기 또는 산소가 존재하는 조건에서 자라고 또는 살 수 있는 성질.

[5] 혐기성: 산소를 싫어하거나 산소가 없는 상태에서 생명활동을 할 수 있는 성질.


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