[이미디어= 황원희 기자] 오랫동안 일반적인 환경 박테리아 계열인 코마모나다카에(Comamonadacae)가 도시 강과 폐수 시스템에 흩어져 있는 플라스틱에서 번식하고 있는 것으로 알려졌다. 하지만 이 코마모나스 박테리아에 대해서는 아직 자세한 연구가 없었다.

이와 관련해 최근 노스웨스턴 대학교 연구진은 코마모나스 박테리아 세포가 어떻게 플라스틱을 분해하여 먹이로 삼는지 그 습성을 발견했다. 먼저 플라스틱을 나노플라스틱이라고 하는 작은 조각으로 분해한다. 그후 플라스틱을 더욱 분해하는 특수 효소를 분비한다. 마지막으로 이 박테리아는 플라스틱의 탄소 원자 고리를 먹이 공급원으로 사용한다고 연구진은 밝혔다.

이번 발견으로 식수를 오염시키고 야생동물에게 해를 끼치는 제거하기 어려운 플라스틱 폐기물을 정화하는 데 도움이 되는 박테리아 기반 엔지니어링 솔루션을 개발할 수 있는 새로운 가능성이 열렸다.

노스웨스턴 대학 연구진은 "폐수 박테리아가 플라스틱 물질을 가져다가 분해하고 이를 통해 탄소 공급원으로 사용할 수 있다는 사실을 체계적으로 알 수 있었다."라고 말했다. 따라서 이를 최적화하고 활용함으로써 환경오염을 일으키는 플라스틱을 제거할 수 있게 된 셈이다.

이 새로운 연구는 코마모나스 테스토스테리가 분해된 식물과 플라스틱에서 생성된 간단한 탄소를 대사할 수 있는 메커니즘을 밝힌 이전 연구를 기반으로 한다. 새로운 연구를 통해 연구진은 식품 포장 및 음료 병에 일반적으로 사용되는 플라스틱의 일종인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)에서 번식하는 C. 테스토스테로니를 한 번 더 조사했다. 쉽게 분해되지 않기 때문에 PET는 플라스틱 오염의 주요 원인이 되는데 폐수에서 미세플라스틱의 50%를 차지할 정도로 비중이 높다. 

C. 테스토스테로니가 플라스틱과 어떻게 상호작용하고 먹이를 먹는지 더 잘 이해하기 위해 연구진은 여러 가지 이론적 및 실험적 접근 방식을 취했다. 먼저 폐수에서 분리한 박테리아를 채취하여 PET 필름과 펠릿에서 배양했다. 그후 고화질 현미경을 사용해 플라스틱 재료의 표면이 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하는지 관찰했다. 

그런 후에 박테리아 주변의 물을 조사하여 플라스틱이 나노 크기의 작은 조각으로 분해된 증거를 찾았다. 마지막으로 연구진은 박테리아 내부를 들여다보고 박테리아가 PET를 분해하는 데 사용한 도구를 정확히 찾아냈다. 

연구진은 이 박테리아가 있는 상태에서 미세 플라스틱은 작은 플라스틱 나노입자로 분해된 것을 알 수 있었다고 밝혔다. 폐수 박테리아는 플라스틱을 작은 빌딩 블록인 단량체까지 분해하는 선천적인 능력이 있다는 것을 발견한 것이다.

연구진은 세포 내부의 모든 효소를 측정할 수 있는 오믹스 기술을 통해 박테리아가 PET 플라스틱에 노출되었을 때 발현하는 특정 효소 한 가지를 발견했다. 이 효소가 없으면 박테리아의 플라스틱 분해 능력이 사라지거나 현저히 감소한 것을 알 수 있었다.

폐수는 미세 플라스틱과 나노 플라스틱의 거대한 저장소이다. 대부분의 사람들은 나노 플라스틱이 폐수 처리 공정에서 발견된다고 생각한다. 하지만 연구진은 미생물 활동을 통해 폐수 처리 과정에서 나노 플라스틱이 형성될 수 있다는 것을 알 수 있었다. 이는 폐수에서 강과 호수를 수용하는 과정에서 플라스틱의 습성을 이해할 수 있는 결정적인 부분이다. 한편 이 연구는 환경 과학 및 기술 저널에 게재됐다.

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