극한 환경에서 살아남는 미생물들

극한 환경 미생물이란?

극한 환경 미생물을 극한 환경 조건에서만 자랄 수 있는 미생물로 통칭합니다. 여기서 정의된 극한환경이란 일반적인 동물, 식물, 미생물이 생활하는 환경과 크게 동떨어진 환경을 말합니다. 인간의 입장에서 극단적인 환경으로 정의하더라도 인간의 생활환경은 오히려 극단적인 환경인 미생물에게는 극단적인 환경입니다.
방사선내성균이나 유기용매균은 이러한 환경에서 증식할 수 있을 뿐만 아니라 일반적인 조건에서 더 적합하여 극단적인 환경미생물에 많이 포함되어 있습니다.

 

심해에서 살아가는 미생물

육상에 서식하는 미생물 중에는 대기 중에 존재하는 미량의 수소를 섭취하여 살고 있는 것도 있습니다. 이것은 광합성이나 유기물에 의존하지 않고도 살아남을 수 있는 매우 독립적인 생존 전략입니다. 그러나 이 생존 방법은 육상에서만 일어나는 것이 아닙니다. 태양 빛이 닿지 않는 심해 미생물도 수소를 산화해 에너지를 얻습니다.

심해는 빛이 완전히 차단되는 환경이며, 유기물이 부족하기 때문에 보통 생활이 살아남기에는 매우 어려운 조건입니다. 하지만 이런 환경에서도 미생물은 여전히 생존하고 있으며 오히려 다양한 방법으로 화학 합성을 통해 생명이 이어지고 있습니다. 특히 이들 미생물은 수소(H₂)와 일산화탄소(CO)를 주 연료로 사용하고 이들을 산화시켜 생존에 필요한 에너지를 확보합니다.
바닷물의 깊이와 온도는 수소의 산화 속도에 영향을 미쳐 수온이 높고 수온이 깊을수록 산화 속도가 빨라집니다. 즉, 수소는 해수면보다 심해에서 더 활발하게 산화되어 심해 미생물이 더 효율적으로 에너지를 대사할 수 있는 환경을 만듭니다.
심해 미생물의 유전체를 분석할 때 수소를 산화하는 데 필요한 특별한 유전자를 가지고 있습니다. 이 유전자는 또한 다양한 해역에서 채취되는 다른 미생물에서도 일반적으로 확인되고 있으며, 수소 대사에 의한 에너지 확보 방법은 특정 지역에 국한되는 것이 아니라 전 세계 심해 생물에게 공통적인 생존 전략임을 보여줍니다.
또한 이 유전자는 일산화탄소의 화학 반응을 촉진함으로써 수소를 보다 효과적으로 에너지로 변환하는 데 중요합니다. 미생물은 이렇게 생성된 에너지를 이용하여 성장하고 번식하며 극한 환경에서 생태계를 유지하는 기반으로 기능합니다.
이러한 삶의 방식은 생물학적인 현상뿐만 아니라 생명의 기원을 설명하는 중요한 단서를 제공합니다. 약 37억 년 전 지구의 시작에 나타난 원시 생명체도 오늘날과 같은 고도의 생명체가 등장하기 전 심해 등의 환경에서 수소를 주요 에너지원으로 활용했을 가능성이 높습니다. 이는 심해 미생물이 현재 생존하고 있는 방법과 유사해 초기 생물이 광합성이 아닌 화학합성에 기반해 생존했음을 시사합니다.
또한 수소는 다른 행성뿐만 아니라 지구상 생명의 에너지원으로도 사용할 수 있습니다. 실제로 화성과 같은 행성에서도 방사선에 의해 분해된 물 분자에서 수소를 생성할 수 있고, 이를 에너지원으로 이용하면 일부 미생물이 생존할 수 있을 것으로 보입니다. 이 가능성은 수소에 기반한 생명이 우주 전체에 존재할 수 있다는 가설을 더욱 뒷받침하고 있습니다.
결국 수소는 단순한 기체가 아니라 생명의 기원과 생존 전략, 나아가 그것을 설명하는 중요한 열쇠입니다.

 

 

화산에서 살아가는 미생물

화산 지대에서 발견된 한 종류의 세균은 이산화탄소(CO₂)를 매우 빠르게 흡수하여 바이오매스로 전환합니다. 이 미생물은 알려진 어떤 생물보다 빠른 속도로 CO₂를 흡수하며, 스스로를 구성하고 주변 환경에 따라 능동적으로 변형하는 특징을 지니고 있습니다. 이 세균은 화산 분출물에서 발견되었으며, CO₂가 풍부한 환경에 적응하면서 탁월한 흡수 능력을 갖추게 되었습니다. 이 미생물은 단지 대기 중 CO₂뿐만 아니라 수중에 녹아 있는 CO₂도 흡수할 수 있으며, 예를 들어 탄소를 포집하는 거대한 연못에서 활용되어 바이오 플라스틱 같은 물질을 생산하는 데 쓰일 수 있습니다. 이 세균은 단일 해결책은 아니지만, 다양한 탄소 포집 기술 중에서 유용한 수단으로 활용될 수 있으며, 미생물의 자연적인 진화 과정과 잠재력을 기반으로 환경 문제에 대응할 수 있는 중요한 실마리를 제공합니다.

 

읽어주셔서 감사합니다. 작은 미생물이 만드는 큰 변화, 앞으로도 함께 지켜봐 주세요.