미생물이 쌓여 만들어지는 독특한 암석은 탄소를 엄청나게 흡수하는 저장소 역할을 하는 것으로 드러났다. 또 미생물 군집으로 미생물암을 만드는데도 성공해 새로운 탄소포집기술로 활용할 가능성이 열렸다.
최근 미국 빅엘로해양과학연구소의 해양생물지구화학자 레이철 시플러와 남아프리카공화국 로즈대학 해양생물학자 로즈메리 도링턴 연구팀은 미생물암의 탄소흡수 속도가 예상보다 훨씬 높았다는 연구결과를 발표했다.
'미생물암'(microbialites)은 겉보기에는 평범한 바위처럼 보인다. 하지만 이것은 미생물 군집이 대기 중 탄소를 흡수해 만들어낸 퇴적암이다. 전세계 해안과 호수, 얕은 바다 곳곳에 미생물암이 분포돼 있다.
연구팀은 수년에 걸쳐 남아프리카공화국 연안의 미생물암을 반복 조사하며, 탄소와 질소 동위원소를 측정해 미생물 군집의 대사 활동과 성장 속도를 분석했다. 그 결과, 미생물암은 연간 약 5cm씩 수직 성장하며, 1㎡당 매년 약 9~16kg의 이산화탄소를 암석 형태로 저장하는 것으로 나타났다.
특히 미생물암의 탄소흡수율이 밤에도 낮과 차이가 거의 나지 않는다는 것이다. 지금까지는 미생물암이 광합성에 의존해 탄소를 포집하기 때문에 햇빛이 없는 밤에는 효율이 떨어지는 것으로 알려졌다. 하지만 이번 연구에서 그간의 가설을 뒤집는 결과가 나왔다.
연구팀은 미생물 군집의 협력적인 대사작용이 이같은 현상을 가능하게 한다고 설명했다. 낮동안 광합성 미생물이 유기물을 만들어놓으면, 광합성이 필요없는 일부 미생물들이 이 유기물을 에너지원으로 삼아 밤에도 탄소를 흡수하는 활동을 한다.
시플러 연구원은 "처음 결과를 접했을 때는 실험 오류를 의심했을 정도로 밤 시간대 흡수율이 높았다"며 "서로 다른 대사 능력을 가진 생물들이 협력해 만들어낸 놀라운 구조물"이라고 말했다.
또 연구팀은 실험실에서 미생물 군집을 배양해 미생물암을 직접 만드는 데에도 성공했다. 이는 미생물암 형성과 성장을 통제된 환경에서 연구할 수 있음을 보여주는 성과다.
이번 발견은 향후 탄소포집 기술에도 시사점을 준다. 미생물암은 단위 면적당 탄소 농도가 높아 숲과 같은 등 다른 자연기반 탄소흡수 방식보다 효율적이며, 탄소가 안정적인 광물 형태로 저장돼 장기간 유지될 수 있다는 점에서 주목된다.
연구팀은 앞으로 다양한 환경 조건에서 미생물암 성장속도가 어떻게 달라지는지 실험하고, 성장 효율을 가장 높일 방법을 연구할 계획이다.
연구에 참여하지 않은 프란체스코 리치 호주 모내시대 미생물학자는 "미생물암 연구를 통해 수소 처리나 새로운 탄소포집 방식 등을 찾을 수 있을 것"이라며 "미생물은 생명공학적 활용 가능성이 큰 시스템"이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다.
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