미생물, 제주 육상 바다식물 함께 바이오와 항노화 산업 주요 원료...미생물, 바이오테크놀로지, 항생제, 생지화학 분야 등 많은 관심
용암동굴 정착한 토착 미생물 서식...독특한 동굴 적응 미생물 발견될 수도
동굴 내 벽 노란색 벽 매트 미생물학적 분석결과...미생물로 구성된 바이오필름

세계자연유산인 검은오름 일대 모습.

유네스코 세계자연유산인 거문오름 용암동굴계에 속한 용천동굴로 화학비료 등 오염된 지하수가 유입되고 있는 가운데 미생물에 대한 연구조사결과 신종 미생물 2종이 발견됐다.

미생물은 생물 생태학적인 연구가 요구되고 극소수의 연구지만 바이오테크놀로지, 항생제, 생지화학 분야 등에서 많은 관심을 받고 있다.

미생물이 육상식물, 바다식물과 함께 제주의 바이오와 항노화 산업의 주요 원료로 떠오르며 이에 대한 심층연구와 이에 대한 활용방안 연구도 필요하다는 지적이 나오고 있다.

용암동굴에는 정착한 토착 미생물이 서식하며, 독특한 동굴 적응 미생물이 발견될 수도 있다고 보고서는 보고 있다.

용암동굴은 많은 연구가 요구되지만 독특한 생물다양성으로 부터 유용한 천연물질에 대한 잠재력이 있다는 연구결과다. 또한 극한 환경으로 신약, 신규의 항생물질, 대사물질이 발견될 수 있는 생태계일 수 있는 주요한 보고라는 지적이다.

올해 2월 발간된 ‘제주도 천연동굴 보존관리방안 연구 및 조사(미생물) 보고서’(이하 ‘보고서’)에 따르면 거문오름 용암동굴계가 유네스코 세계자연유산으로 지정됨에 따라 보존과 관리를 위해 또한 그 가치를 평가하기 위해 지구생태계 측면의 과학적인 접근이 요구된다고 밝혔다.

그 일환으로 상류동굴군 (벵뒤굴, 웃산전굴, 북오름굴)과 하류동굴군 (만장굴, 김녕굴, 용천동굴)의 미생물생태학적 연구를 통해 신종 미생물 2종 등이 발견됐다. 분석이 진행됨에 따라 많은 신종이 발굴될 가능성이 제기됐다.

이에 보고서는 거문오름 용암동굴계 용암동굴(벵뒤굴, 웃산전굴, 북오름굴, 만장굴, 김녕굴, 용천동굴)의 미생물생태 연구의 일환으로 동굴 내 벽에서 노란색 벽 매트의 미생물학적 분석결과 노란색 매트가 미생물로 구성된 바이오필름으로 형성됐음을 규명했다.

현미경으로 노란색 매트를 관찰한 결과 아주 활발한 운동성을 보였으며 특히 세정과정에서 세척액에서 얻어진 금색으로 반짝이는(gliter) 입자는 미생물 덩어리로 관찰됐다.

또한 시료를 직접 핵산염색키트에 모든 시료가 염색됨을 보여 미생물매트 즉 바이오필름일 가능성이 높아졌다는 분석이다.

동굴시료의 배양배지의 호기적 조건에서 미생물을 분리 및 배양한 결과 용천동굴 시료에서 지금까지 밝혀진 적이 없는 2종의 신규의 세균을 발견됐다. 그 속은 Mucilaginibacter sp.과 Methylibium sp.이다.

용암동굴 내벽에서 가장 눈에 띄는 노란색 벽 매트의 이화학분석, 색채분석, 미생물분석 결과도 나왔다.

용암동굴 시료가 인산염 분석에서 용암해수와 해수보다는 높은 결과를 보였고, 질산염은 용암해수보다는 낮았지만 해수보다는 높았다.

규산질염은 용암동굴시료가 해수와 유사한 결과를 보였다.

주요원소 분석에서 용암동굴 수치가 나트륨, 마그네슘은 해수보다 낮으나, 김녕굴은 마그네슘에서 용암해수, 해수와 유사한 수치를 보였다.

칼슘은 김녕굴, 만장굴, 용천동굴에서 해수에 비해 6배에서 25배까지 높은 수치를 보였다.

색채분석에서 대부분의 시료의 노란색 비율이 60-70%사이에 있으며, 북오름 샘플에서는 97%까지의 높은 결과를 보였다.

미생물생태 연구를 진행했고 동굴내 벽에서 가장 눈에 띄는 노란색 벽 매트가 미생물로 구성된 바이오필름(biofilm)으로 형성됐을 가능성을 보였다는 것. 현재 eDNA를 활용한 메타지놈 연구와 유용미생물 분석에서 효모와 곰팡이의 연구가 진행 중이다.

이에 따라 제주 거문오름 용암동굴계의 노란색 벽 매트는 높은 칼슘, 미량원소를 포함하며 노란색 비율이 60-70%사이에 있으며 세균, 곰팡이, 효모로 이루어진 미생물 매트일 가능성이 높았다는 분석이다.

한편 용암동굴은 온도, 습도, 영양물질, 풍화와 빛의 측면에서 변수가 적은 비교적 단순화된 자연 생태계이다. 대부분의 용암동굴은 영양이 제한된 빈영양 환경이며 광합성도 아주 제한적이다.

용암동굴에서 미생물은 생물지구화학적 순환에 있어서 중요하며, 미생물의 생물지리학 및 진화의 원리를 이해하고 연구하기 위한 중요한 생태계이며 모델이다.

용암동굴에서는 표면 식물뿌리가 천정을 뚫고 자라서 용암동굴 내에 영향을 미치는 것 역시 독특한 생태계의 특징이고 다른 혜성에서의 생명의 가능성에 대한 연구를 위한 접근 가능한 모델일 수 있으며 환경변화, 스트레스에 대한 시스템의 회복의 모니터링을 위해 미생물을 활용할 수 있다.

그래서 미생물은 용암동굴 생태계 보존과 복구 생물학에 있어서 주요한 역할을 할 수 있어 이에 대한 관심과 연구가 지속돼야 한다는 지적이다.

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