환경부는 2020년부터 마이크로바이옴 분석 기법을 통해 환경문제 대응과 생물다양성 관리, 유용 미생물 확보 등의 연구를 추진하고 있다.
환경부 소속 국립생물자원관은 최근 녹조현상을 일으키는 미생물을 ‘마이크로바이옴 방식으로 유전자를 분석하여, 원인종 비율 변화를 파악했다. 마이크로바이옴 방식은 환경에 존재하는 균류, 미세조류, 세균을 포함한 모든 미생물을 통칭한다. 연구진은 2020년 2월부터 최근까지 환경 현안 대응연구로 녹조 원인 미생물을 녹조가 발생한 2020년 8월과 10월 대청호를 ‘마이크로바이옴 방식으로 분석했다.
녹조현상 발생 시 원인 남조류 구성 변화
'20년 대청호 회남 지점에서 녹조현상 발생 시 원인 남조류 구성 비교:
8월에는 ’돌리코스퍼뮴이‘ 가장 많고, 10월에는 ’마이크로시스티스‘가 대부분을 차지
8월 녹조가 발생한 대청호를 분석한 결과, 녹조현상의 주요 원인 미생물 남조류 중 하나인 돌리코스퍼뮴(Dolichospermum)이 전체 미생물의 23.3%를 차지한 것으로 나타났다. 남조류는 광합성을 하는 미생물의 일종인 남세균으로, 국내에서는 돌리코스퍼뮴(옛 명칭, 아나베나), 마이크로시스티스, 림노트릭스, 프로클로로코쿠스 등 393종이 있다.
10월 녹조가 발생한 대청호 분석 결과는 남조류 중 하나인 마이크로시스티스(Microcystis)가 39.3%를 차지했다. 녹조가 발생한 대청호의 남조류 미생물들은 녹조현상이 일어나지 않았던 그해 7월의 대청호와 비교했을 때, 4배가 늘어났다.
대청호 회남 지점에서 녹조 대발생 전(7월)과 후(8월, 10월) 마이크로바이옴 변화
남조류 약 4배 증가, 방선균 1/5로 감소
반면 남조류와 공존하는 미생물인 방선균은 1/5 이하로 줄어들었다. 방선균은 다른 세균의 성장을 저해하는 항생물질을 만드는 대표적인 세균 종류다. 이는 늘어난 남조류 주변에 방선균이 매우 적기 때문으로 추정되며 연구진은 앞으로 남조류와 방선균의 상호작용을 분석하여 녹조 발생 기작을 연구할 예정이다.
연구진은 지난해 7월, 8월, 10월 3차례에 걸쳐 한강 상류(청평) 및 하류(구리)와 대청호의 미생물 다양성을 비교했다. 비교 결과, 한강의 미생물 종류는 1,214~3,800오티유(OTU: (Operational Taxonomic Unit))이며 519~2,537오티유 사이인 대청호보다 다양한 것으로 나타났다. 또한 한강 하류가 상류보다 미생물 다양성이 높았으며, 여름철이 끝난 10월에 미생물 종류가 가장 많은 것으로 확인됐다. 오티유는 생물을 비교할 때 특징이 같은 무리를 일컫는 단위(Operational Taxonomic Unit)다.
2021년 한강 상류(청평)와 하류(구리), 호수(대청호) 미생물다양성(OTU) 비교
강이 호수보다 대체로 높고, 강 하류가 상류보다 높음
마이크로바이옴은 미생물군집(microbiota)과 유전체(genome)의 합성어로 ‘미생물군유전체’라고 할 수 있으며 인간, 동･식물, 토양, 바다, 호수, 암벽, 대기 등에 공존하는 미생물 군집과 유전체 전체를 의미한다. 주어진 환경에 서식하거나 또는 다른 생물과 공존하는 모든 미생물의 총체적인 유전정보 또는 ‘미생물군 자체’를 의미하며, 미생물은 세균, 고균, 진균, 미소동물, 미세조류 등 미소생물을 포함한다.
