대구경북과학기술원(DGIST·디지스트) 학부생들이 주축이 된 연구팀이 곤충의 체내에서 플라스틱 생분해 박테리아를 발견해 관심을 모으고 있다. 환경오염 해결을 위한 플라스틱 생분해 연구의 기폭제 역할을 할 것으로 기대된다.
3일 디지스트에 따르면 기초학부 김대환 교수와 김홍래, 이현민, 유희철, 전은빈 학생이 아메리카왕거저리의 유충인 슈퍼웜의 체내에서 폴리스틸렌을 생분해하는 박테리아를 최초로 발견했다.
150여년 전부터 나타난 플라스틱은 인류의 삶을 편리하게 바꿔놓았지만 전 세계적으로 연간 800만t 이상의 플라스틱 폐기물이 해양으로 유출되는 등 생태계를 위협하는 물질이 됐다. 플라스틱은 자연 상태에서 분해속도가 매우 느리기 때문에 플라스틱을 생분해하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다.
이에 연구팀은 기존에 플라스틱 소화능력이 잘 알려지지 않았던 슈퍼웜에 주목해 연구를 진행했다. 먼저 플라스틱 이외의 영양원이 없는 배양기에서 슈퍼웜의 장액을 배양해 장액 내 플라스틱 분해 박테리아 후보를 선별했다. 그리고 플라스틱에서의 증식여부와 화학적 변화를 지속적으로 관찰하며 플라스틱 분해 박테리아인 ‘슈도모나스’(Pseudomanas sp.)를 발견했다.
슈도모나스 박테리아는 특히 분해가 어려운 플라스틱 종류인 폴리스틸렌을 분해할 수 있었는데 슈도모나스 내 효소 중 하나인 세린계 가수분해효소(Serine Hydrolase)가 플라스틱 생분해와 연관이 있음을 최초로 제시했다. 이를 규명하고자 효소의 억제제를 여러 농도에서 처리하면서 억제제의 농도가 높을수록 박테리아의 증식과 플라스틱의 분해가 저해됨을 관찰할 수 있었다. 또 소화된 플라스틱 대사물질의 대사 경로를 추론 및 분석하기 위해 다양한 분광학적 기법을 이용했다.
이번 연구는 디지스트 학부 커리큘럼의 일환인 ‘학부생 공동연구프로젝트(UGRP)’를 통해 일군 성과다. 연구를 지도한 기초학부 김대환 교수는 “앞으로 플라스틱 분해 효소의 발견과 개량을 지속적으로 진행한다면 궁극적으로 플라스틱 문제 해결에 다다를 수 있을 것”이라며 “아직까지 세계적으로 플라스틱의 생분해 연구가 초기 단계인 만큼 이번 연구가 기폭제 역할을 할 수 있기를 기대한다”고 말했다.
한편 이번 연구는 환경과학분야의 저명한 국제학술지인 ‘환경과학기술(Environmental Science & Technology)’에 지난달 6일 온라인으로 게재됐다. 또 미국화학회(ACS)의 ‘Weekly PressPac’에 선정돼 지난달 27일 해외뉴스로 게재됐다.
대구=최일영 기자 mc102@kmib.co.kr
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