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의료 수생 생태계 연쇄 오염 일으키는 페트병…‘플라스틱 분해’ 식물성 플랑크톤 개발
메디컬투데이 김동주 기자
입력일 : 2020-05-28 13:00:16
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먹이사슬 통한 플라스틱 생물농축 차단
▲플라스틱 분해 플랑크톤 개발 기술 활용 모식도 (그림=한국생명공학연구원 제공)

[메디컬투데이 김동주 기자]

국내 연구진이 유전자 형질전환을 통해 플라스틱 분해효소를 발현해 페트병을 분해하는 식물성 플랑크톤을 개발했다. 향후 수생 생태계의 플라스틱 연쇄 오염 및 생물 농축 차단에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원 세포공장연구센터 이용재, 김희식 박사팀(교신저자: 이용재/김희식 박사, 제1저자: 김지원/박수빈 석박사통합과정생)이 수행한 이번 연구는 과학기술정보통신부와 생명연이 추진하는 아이디어 기반 융합 사업의 지원으로 수행, 미생물 분야의 국제학술지 마이크로바이얼 셀 팩토리즈(Microbial Cell Factories, IF 4.669) 4월 28일자 온라인 판에 게재됐다.

어패류 등의 수생 생명체는 미세플라스틱을 먹이로 오인하여 섭취하는 경향이 있어 중금속이나 방사능과 같이 먹이사슬을 통해 플라스틱 생물농축이 일어날 우려가 있다.

식물성 플랑크톤은 수생 생태계에서 1차 생산자로서 빛으로부터 포도당과 같은 영양분을 합성해 전체 먹이사슬에 공급하는 역할을 담당한다.

따라서 플라스틱을 분해하는 식물성 플랑크톤은 미세플라스틱에 의한 수생 생태계의 연쇄 오염을 원천적으로 예방하고 먹이사슬을 통한 플라스틱 생물농축을 차단할 수 있다.

지난 2016년 해외연구팀에 의해 페트병을 분해하는 효소가 세균으로부터 발견됐지만 아직까지 식물성 플랑크톤인 녹색미세조류에 적용한 사례가 없었다.

연구팀은 ‘Chlamydomonas reinhardtii’라는 가장 대표적인 녹색 미세조류에 PET 분해 효소(PETase)의 아미노산 서열을 이용해 식물플랑크톤에 적합하도록 유전자를 합성하고 페트병을 분해하는 식물성 플랑크톤 ‘CC-124_PETase’를 개발했다.

연구팀은 플라스틱 분해 식물성 플랑크톤을 개발해 시판되고 있는 음료수 페트병을 인체에 무해한 단량체들(TPA, EG)로 완전히 분해하는 것을 확인했으며, 전자현미경을 통해 페트병이 분해되는 과정을 관찰하는데 성공했다.

연구책임자인 김희식 박사는 “동 연구성과는 세계 최초로 플라스틱을 분해하는 녹색미세조류를 개발한 것”이라며 “이 기술은 플라스틱에 의한 환경오염을 해결할 수 있는 새로운 패러다임을 제시한 결과”라고 밝혔다.

또한 “먹이사슬을 통한 미세플라스틱의 생물 농축을 원천적으로 차단할 수 있는 기술의 실마리를 제공함으로써 추가적인 연구를 통해 자연복원, 수산양식 등 다양한 분야에 널리 활용될 수 있을 것”이라고 전망했다.

한편, 플라스틱의 무분별한 사용 및 폐기로 인해 2014년 기준으로 약 51조 조각(무게로는 23.6만 톤) 이상의 미세플라스틱이 해양 및 수생 생태계에 오염된 것으로 파악되고 있다.

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메디컬투데이 김동주 기자(ed30109@mdtoday.co.kr)
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