독일 연구진 생물학계 널리 쓰이는 단세포 조류의 새로운 모습 발견, "교과서 바꿀 이야기"

땅속에서 효소 분비해 셀룰로스 분해…"공기와 빛 부족한 땅속 생활하면서 얻은 능력"

» 다른 식물의 셀룰로스를 소화하는 능력을 갖춘 녹조 클라미도모나스 레인하르티이. 사진=빌레펠트 대

생물학자이든 생물을 이용해 유용물질을 생산하는 생물공학자이든 연구할 때 가장 많이 이용하는 단세포 식물의 하나가 클라미도모나스 레인하르티이이다. 최근에는 이 조류의 유전체(게놈)가 해독되기도 했다.
　

그런데 담수나 토양 등 세계 어디에나 분포하는 이 흔한 단세포 식물의 새로운 면모가 드러났다. 놀랍게도 이 녹조류는 다른 식물을 먹는다는 것이다.
　

식물은 물과 햇빛이 있으면 공기 속 이산화탄소를 이용해 당분을 만들어 낸다. 클라미도모나스 레인하르티이도 마찬가지다. 그런데 이산화탄소가 부족한 환경에서 이 식물은 광합성을 하지 않고 다른 방법으로 에너지를 얻는다. 다른 식물의 셀룰로스를 분해해 에너지를 확보하는 것이다.
　

» 빌레펠트 대 연구진이 녹조가 담긴 플라스크에 셀룰로스를 넣어 이를 소화하는지 알아보는 실험을 하고 있다. 사진=빌레펠트 대

올라프 크루제 독일 빌레펠트 대학 교수 등 연구진은 21일 학술지 <네이처 커뮤니케이션즈>에 실린 논문에서 이런 사실을 보고했다. 올라프 교수는 “조류가 셀를로스를 소화한다는 것은 교과서에는 없는 얘기이다. 말하자면 식물이 식물을 먹는 셈이다.”라고 빌렌펠트 대가 낸 보도자료에서 말했다.

연구진은 이 조류가 이산화탄소가 부족할 때 특정한 효소를 분비해 셀룰로스를 분해해 당분을 얻는 사실을 밝혀냈다. 이 식물이 이런 기능을 갖게 된 이유는 이 조류가 이산화탄소나 햇빛이 부족한 흙속에도 분포하기 때문일 것으로 연구진은 추정했다. 아울러 식물과 동물이 분화되기 이전 원시 생물의 유전자 상당수를 아직도 보유하기 때문일 것으로 설명했다.

셀룰로스는 식물의 세포벽을 이루며 자연계에 가장 많은 물질이지만 워낙 단단해 세균, 곰팡이, 일부 절지동물 외에는 이를 분해시키지 못한다. 따라서 이런 셀룰로스를 분해해 에너지를 얻을 수 있다면 바이오에너지 생산에 큰 돌파구가 열릴 가능성이 있다. 버려지는 농작물 찌꺼기에서 바이오연료를 생산할 수 있게 되기 때문이다.

견고한 셀룰로스를 분해하는 데는 값비싼 촉매가 필요하지만 이 녹조를 이용하면 그럴 필요가 없어진다. 연구진은 이 녹조가 셀룰로스 에타놀 생산 뿐 아니라 지질을 생산하는 능력을 이용해 바이오디젤도 만들 수 있을 것으로 내다봤다.

» 클라미도모나스 레인하르티이

클라미도모나스 레인하르티이는 지름 0.01㎜ 크기의 단세포 녹조류로 두 개의 편모로 담수에서 헤엄치거나 토양에 분포한다. 생물학에서 모델 생물로 널리 이용되고 있다.
　

■ 기사가 인용한 논문 원문 정보

Blifernez-Klassen, O. et al. Cellulose degradation and assimilation by the unicellular phototrophic eukaryote Chlamydomonas reinhardtii. Nat. Commun. 3:1214 doi: 10.1038/ncomms2210 (2012).

조홍섭 환경전문기자 ecothink@hani.co.kr