[사이테크 플러스] 금속 '망간' 먹는 박테리아 첫 발견…에너지원으로 활용

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"몇 달간 출장 다녀와 검게 변한 망간 든 유리그릇 표면 분석하다가 우연히 발견"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 미국 연구진이 지표면에 풍부하게 존재하는 금속인 망간(Mn)을 섭취해 에너지원으로 사용하는 박테리아를 처음으로 발견했다.

미국 캘리포니아공대(Cal-Tech) 재러드 리드베터 교수팀은 16일 국제학술지 '네이처'(Nature)에서 망간을 에너지원으로 사용하는 박테리아를 발견했다며 이런 세균의 존재는 100년 이상 전부터 예상됐지만, 실제 발견된 것으로 이번이 처음이라고 밝혔다.

캘리포니아공대 연구팀이 발견한 박테리아가 만든 망간산화물 덩어리 전자현미경 사진. [HANG YU/CALTECH 제공. 재판매 및 DB 금지]

과학자들은 이전에도 망간을 산화시키거나 전자를 빼앗는 박테리아나 미생물이 있다는 것은 알았으나 이를 어떻게 활용하는지는 밝혀지지 않았으며, 단지 이 과정을 생존과 성장에 활용하는 미생물이 있을 것으로만 추측해왔다.

리드베터 교수는 빛과 망간을 이용한 실험을 하다 우연히 이 박테리아를 발견했다. 망간이 든 유리그릇을 실험실 싱크대 수돗물 속에 넣어놓고 수개월 간 출장을 다녀온 뒤 검게 변한 유리그릇 표면을 분석하다가 박테리아를 발견했다는 것이다.

분석 결과 유리그릇 표면의 검은 색 물질은 망간산화물로 밝혀졌다. 연구팀은 이 망간산화물이 수돗물을 통해 유입된 것으로 보이는 박테리아가 유리그릇의 망간을 산화시켜 만들어진 것으로 추정했다.

연구팀은 또 새로 발견된 박테리아가 망간을 이용한 화학합성 과정을 통해 이산화탄소를 바이오매스로 전환할 수 있다는 사실도 밝혀냈다.

리드베터 교수는 "새 박테리아의 친척뻘 되는 미생물이 지하수에 있다는 증거가 있다"며 "대학이 있는 패서디나 일부 지역의 음용수는 지하 대수층에서 뽑아 올린다"고 말했다.

실험실에서 망간이 담긴 유리그릇에 검은색 망간산화물이 생성된 모습(사진 맨 왼쪽 위)과 박테리아가 탄산망간(MnCO₃)을 산화시켜 생성된 망간산화물 사진(오른쪽에서 두 번째) [네이처 논문 캡처. 재판매 및 DB 금지]

망간은 지표면에 풍부한 원소 중 하나다. 망간산화물은 검은색을 띤 물질로 지표면 아래 퇴적층에서도 발견되며 상하수도 계통에서 만들어질 수도 있다.

리드베터 교수는 "상하수도 시스템이 망간산화물 때문에 막혔다는 문헌 기록들은 많지만, 이 물질이 어떻게, 왜 생성됐는지는 수수께끼였다"고 말했다.

연구팀은 이 발견이 지하수와 관련된 화학적 작용과 물질 순환에 대한 이해를 넓히는 것은 물론 최근 자원으로 기대를 모으는 해저 망간단괴의 생성과정을 밝히는 데도 기여할 것으로 기대하고 있다.

1870년대부터 해양과학자들에게 알려진 망간단괴는 자몽 정도 크기의 덩어리로 여러 지역의 해저에서 다량 발견되고 있으며 최근에는 이를 채취해 활용하려는 움직임도 활발하다.

연구팀은 망간단괴가 어떻게 생성되는지는 거의 알려진 게 없다며 이번에 발견된 것과 비슷한 미생물들이 망간단괴가 만들어지는 데에 관여했을 가능성이 있는 것으로 보고 후속 연구를 계획하고 있다고 밝혔다.

scitech@yna.co.kr

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