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지구물질 순환 비밀 간직한 해양 바이러스 실체 밝혔다

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지구물질 순환 비밀 간직한 해양 바이러스 실체 밝혔다

2019.07.16 04:00
해양 고균을 감염시키는 레몬(방추사)형태의 바이러스를 투과전자현미경을 통해 관찰한 사진이다. 감염 후 새로 생산된 바이러스가 숙주의 표면에 붙어 있는 것을 관찰할 수 있다. 과학기술정보통신부 제공
해양 고균을 감염시키는 레몬(방추사)형태의 바이러스를 투과전자현미경을 통해 관찰한 사진이다. 감염 후 새로 생산된 바이러스가 숙주의 표면에 붙어 있는 것을 관찰할 수 있다. 과학기술정보통신부 제공

고세균은 단세포로 되어 있는 미생물의 한 종류로 유황온천, 열수구 등 다양한 환경에 서식한다. 바다에 사는 고세균은 전체 미생물의 30%를 차지해 해양 탄소 및 질소 순환에 핵심적인 역할을 한다. 국내 연구팀이 해양 고세균의 군집과 활성을 조절하는 바이러스의 실체를 밝혀냈다. 지구 물질 순환 및 기후변화 예측에 기여할 것으로 예상된다.


이성근 충북대 미생물학과 교수 연구팀은 해양 고세균의 군집과 활성을 조절하는 바이러스를 규명했다는 연구결과를 국제학술지 '미국국립과학원회보' 16일자에 발표했다고 밝혔다.


최근 해양 환경에서 중요한 기능을 하는 고세균의 군집과 활성을 조절하는 바이러스에 대한 연구가 이어지고 있다. 하지만 해양 고세균의 바이러스로 추정되는 유전자만 발견했을 뿐 고세균의 군집과 활성을 조절하는 바이러스에 대한 구체적 연구결과는 발표된 바가 없다. 

 

고균의 해양 생태계의 물질순환 모식도로 나타냈다. 바이러스에 의해 감염된 고균은 유기물 및 비타민 B12와 같은 다양한 물질을 방출하고, 질산화와 N2O(아산화질소) 생산이 감소함으로써, 생태계의 물질 순환에 중요한 역할을 할 것으로 추정된다. 과학기술정보통신부 제공
고균의 해양 생태계의 물질순환 모식도로 나타냈다. 바이러스에 의해 감염된 고균은 유기물 및 비타민 B12와 같은 다양한 물질을 방출하고, 질산화와 N2O(아산화질소) 생산이 감소함으로써, 생태계의 물질 순환에 중요한 역할을 할 것으로 추정된다. 과학기술정보통신부 제공

연구팀은 고세균의 군집과 활성을 조절하는 바이러스에 대해 알아보기 위해 10월~2월 사이 특이적으로 증가하는 서해 해수의 고세균에 주목했다. 제1저자로 연구에 참여한 김종걸 박사후연구원은 "다른 시기에 비해 겨울철과 초봄에 서해 해수의 고세균 개체수가 10배 정도 증가하는 것을 관찰했다"며 "서해 해수의 해양 고세균 2종을 이용해 이를 감염시키는 바이러스에 대한 연구를 진행했다"고 설명했다.


연구팀은 서해 해수를 시료로 투과전자현미경을 통해 관찰한 결과, 고세균의 개체수를 증가시키는 방추사(레몬) 모양의 바이러스 형태를 확인했다. 해양 고세균이 바이러스에 감염되면 질소의 산화작용이 멈추고, 유기물이나 비타민 B12 등을 방출한다. 김 연구원은 "발견한 바이러스를 'NSV'라 명명했으며, 숙주세포를 용해시켜 방출되는 다른 바이러스와 달리 발견한 바이러스는 출아법을 사용한다"고 설명했다. 출아법은 바이러스가 증식하면 마치 혹처럼 튀어나와 분리되는 현상을 일컫는다.


또 김 연구원은 "레몬 형태의 바이러스는 극한 환경의 고세균에만 감염되는 것으로 알려졌다"며 "하지만 이번 연구결과, 레몬 형태의 바이러스는 극한 환경보다 숙주인 고세균과 관련이 있는 것으로 드러났다"고 말했다. 연구팀은 고세균이 초기 지구의 고온 환경에서 중온의 토양 및 해양환경에 적응하기 위한 진화를 거치는 과정에서 바이러스도 함께 일반 해양환경에 적응하기 위해 공진화 과정을 거쳤다고 결론지었다.


이 교수는 "해양에서 우점하고 있는 고세균을 감염시키는 바이러스의 발견을 통해 지구의 물질 순환을 이해하는 기반을 마련했다"며 "극한 환경에 존재하는 것으로 알려진 방추사(레몬) 형태의 바이러스를 발견함으로써 향후 기후변화 예측에도 선도적으로 기여할 것"이라고 밝혔다.

 

이성근(왼쪽) 충북대 미생물학과 교수 연구팀이 해양 고세균과 바이러스의 상호작용을 규명했다는 연구결과를 국제학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)' 16일자에 발표했다. 김종걸(오른쪽) 충북대 미생물학과 박사후연구원은 제1저자로 연구에 참여했다. 과학기술정보통신부 제공
이성근(왼쪽) 충북대 미생물학과 교수 연구팀이 해양 고세균과 바이러스의 상호작용을 규명했다는 연구결과를 국제학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)' 6일자에 발표했다. 김종걸(오른쪽) 충북대 미생물학과 박사후연구원은 제1저자로 연구에 참여했다. 과학기술정보통신부 제공

 

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