해양세균이란 무엇인가요?

진혜인 해양세균이란 바다에 서식하는 미생물로, 크기가 작고 단세포로 이루어져 있습니다. 이들은 다양한 환경에서 살며, 해양 생태계에서 영양 순환, 유기물 분해, 먹이 사슬의 기초 등 중요한 역할을 합니다.
이 해양세균은 수백만 가지의 종류가 있으며, 염분이 높은 환경, 극한의 온도 등 환경에 맞춰 특별한 적응을 하고 살아갑니다.
이렇듯, 해양세균은 단순한 미생물이 아닌, 해양 생태계의 핵심 구성 요소이며, 우리의 삶과 지구 환경에 큰 영향을 미칩니다. 그래서 이들의 역할을 이해하고 보호하는 것이 중요합니다.

해양생물 연구 중에 해양세균에 대한 연구 방법은 어떻게 다른가요?

정윤희 해양세균 연구는 해양생물 연구와 여러 면에서 다릅니다. 해양생물 연구는 어류나 해양 포유류 등을 대상으로 하며, 이들은 어망, 크랩 또는 다이버를 통해 채집하는 반면 해양세균 연구는 미생물이기 때문에 해수, 퇴적토 등을 채집하여 세균을 분리합니다.
해양세균 연구는 분자생물학적 기법이 핵심이며, 16S rRNA 유전자 시퀀싱을 통해 종을 식별하고 메타유전체학을 통해 미생물 군집의 유전적 구성을 분석하며, 해양생물 연구는 생리학적 측정, 해부학적 분석, 행동 관찰, 유전자 분석 등을 포함합니다.
해양세균 연구는 미생물 군집의 구조와 기능을 분석하고, 환경변화가 이들에 미치는 영향을 연구하고, 해양생물 연구는 생물 간 상호작용과 환경변화가 생물에 미치는 영향을 분석합니다. 이처럼 해양세균 연구는 미생물 특성에 맞는 방식을 요구하며 해양생물 연구와는 다른 분석 방법과 기술이 필요합니다.

해양세균의 확보는 어떻게 이루어지고, 어떻게 관리가 되고 되나요?

진혜인 해양세균의 확보는 샘플링을 통해서 이루어집니다. 물, 퇴적토, 해양생물, 심해 탐사를 통해 다양한 환경에서 수집됩니다.
수집된 다양한 환경 시료에서 해양세균을 확보하기 위해 채취한 샘플에서 해양세균을 배양합니다. 배양은 세균이 잘 자랄 수 있는 조건을 만들어주는 과정인데요, 이를 통해 다양하고 많은 해양세균을 확보할 수 있습니다.
확보된 해양세균은 장기 보존을 위해 stock으로 만들어 냉동보존이나 동결 건조 방법을 이용합니다. 이를 통해 필요할 때 언제든지 해양세균을 활용할 수 있습니다. 저희 국립해양생물자원관에서도 해양세균이 약 4,263종을 장기보존 형태로 관리하고 있습니다.

해양세균은 어떤 식으로 활용되고 있으며, 지속 연구 발전된다면, 향후 인류의 삶에 어떠한 가능성을 제시해 줄 수 있을까요?

권용민
[현재 용도]

• 의약품 개발: 해양세균에서 추출한 다양한 생리활성 물질은 항생제, 항암제, 항염증제 등 신약 개발에 활용되고 있습니다. 특히, 육상 세균에서 발견하기 어려운 독특한 구조의 물질들이 많아 신약 개발의 새로운 가능성에 대해 연구가 진행되고 있습니다.
• 바이오 연료 생산: 해양세균은 바이오매스를 이용하여 바이오에탄올, 디젤, 수소 등 에너지를 생산할 수 있어 화석 연료를 대체할 수 있는 친환경 에너지원으로 주목받고 있습니다. 한 예로 수소를 생산하는 혐기성 세균을 심해에서 발견하여 자동차와 같은 에너지원을 대량 생산할 수 있는 기술을 개발하고 있는 중입니다. 이 연구의 핵심연구원 중 한 분이 배승섭 박사님입니다.
• 환경 정화: 오염된 해양 환경에서 유해 물질을 분해하고 정화하는 유화제와 같은 중요한 역할을 합니다. 특히, 석유 유출 사고, 잔류독성 등으로 인한 해양 오염을 해결하기 위한 생물학적 정화 기술 개발에 활용되고 있습니다.
• 식품 산업: 식품 첨가물, 발효 식품 생산 등 식품 산업에도 다양하게 활용됩니다. 예를 들어, 해양세균에서 유래한 효소는 식품 가공 과정에서 사용되며, 특정 해양세균은 발효 식품의 맛과 향을 향상시키는 데 기여합니다.

[미래 가능성]

• 신물질 개발: 육상세균과 다른 독특한 구조의 물질을 생산하고 이를 분석할 수 있는 다양한 기술 개발로 유전체, 대사체 등의 오믹스 분석을 통해 새로운 생리활성의 물질을 발굴하여 다양한 산업 분야에 활용될 수 있는 신물질을 개발할 수 있습니다.
• 해양 양식: 해양세균을 이용하여 양식 생물의 성장을 촉진하고 질병을 예방하는 등 해양 양식 산업의 생산성을 향상시킬 수 있습니다.
• 해양 환경 모니터링: 해양세균의 생장 패턴이나 유전자 발현 변화를 분석하여 해양 환경 변화를 감시하고, 오염 물질 유입 등 환경 문제를 조기에 감지할 수 있습니다.

결론적으로, 해양세균은 식품, 의약품 등 다양한 산업분야에 무한한 가능성을 지닌 미지의 세계입니다. 지속적인 연구를 통해 해양세균의 다양한 기능과 특성을 밝혀낸다면, 인류는 더욱 건강하고 지속 가능한 미래를 만들어갈 수 있을 것입니다.

해양이 기후온난화로 뜨거워지면 해양세균은 어떠한 영향을 받게 되나요?

권용민
1. 생장 속도 변화:

• 온도에 민감한 종: 해양세균은 특정 온도 범위에서 최적의 성장을 보입니다. 해수 온도 상승으로 새로운 환경의 적응/생존을 통해 우점하고 있는 세균의 교체, 지리적 분포 범위 확장/축소 등 변화가 생길 것이며, 그로 인해 해양세균으로 생성되는 각종 효소 생성 변화로 생태계의 물질 순환에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한, 세균을 통해 공존/생존하는 플랑크톤, 어류 등 다른 해양생물의 먹이사슬의 영향을 줄 수 있으며, 각종 질병 발생률을 높일 수 있어 해양 생태계의 전반적인 구조 변화 및 균형을 파괴할 수 있습니다. 이 외 해양세균의 활동 변화는 메탄 생성 증가, 탄소 순환 영향을 통해 대기의 온실가스 배출량 증가 및 이산화탄소 농도를 변화시켜 기후 변화를 가속화 할 수 있습니다.

결론적으로, 해양 온난화는 해양세균의 생태학적 역할에 큰 변화를 가져올 수 있으며, 이는 해양 생태계 전체에 영향을 미치고 궁극적으로 지구 기후 시스템에도 영향을 미칠 수 있습니다.

해양세균들도 각각의 특징이 있을 것 같은데요. 가장 애착하는 세균에 대해 설명 부탁드립니다.

배승섭 20여 년 전에 남태평양 파푸아뉴기니 서쪽 바다속 1650m에서 발견한 서모코커스 온누리누스(Thermococcus onnurinus NA1)를 들 수 있습니다. 이 미생물은 뜨거운 물이 나오는 해저지형인 심해 열수구에서 발견한 미생물로 80도 이상의 높은 온도에서 살며 염분 농도가 높고 산성인 혹독한 해양환경에서도 강인한 생존력을 가지고 있는 한국에서 최초로 분리배양에 성공한 극한미생물입니다. 또한 개미산, 일산화탄소, 전분을 이용하여 친환경 연료로 주목받는 수소를 생산하는 신비한 능력을 가지고 있습니다. 또한 눈 건강 예방과 항산화에 탁월한 효과를 가지고 있는 지아잔틴 색소를 생산하는 사불릴리토리박터 TSW2101 균주(Sabulilitoribacter sp. TSW2101)를 들 수 있습니다. 이 미생물은 지아잔틴 색소 생산성이 다른 미생물보다 월등히 우수한 능력을 가지고 있습니다. 현재 지아잔틴 색소는 고령화 시대에 가장 주목받고 있는 물질로 대부분 메리골드(금잔화) 식물 추출물로 루테인과 함께 눈 건강 보조제로 판매되고 있는데 식물에서 추출하다보니 경작비용과 계절에 영향을 많이 받고 전량수입해서 의존하여 사용되고 있습니다. 이 미생물을 이용하여 지아잔틴 색소를 생산할 경우 이런 문제를 극복하여 값싼 원료를 제공할 수 있는 기회가 되지 않을까 생각합니다.

지금까지 ‘보이지 않지만 유용한 해양세균’에 대한 연구와 미래 가능성에 대해 들어보았는데요, 잘 알지 못했던 해양세균들의 활약상에 대해 들어보니 어떠셨나요? 바닷속에는 이처럼 인류의 삶을 윤택하게 견인해 갈 세균들이 참 많이 존재하고 있답니다. 다음 시간에는 이러한 해양 세균들이 어떻게 개발되어 어떠한 분야에서 활용되고 있는지 좀 더 자세한 이야기를 들어보도록 하겠습니다. 기대해주세요~