플라스틱 분해하는 식물성 플랑크톤 개발

생명연 연구팀 미세조류 형질전환해
플라스틱 분해하는 효소 발현시켜
페트병과 섞으니 작은 분자로 분해해

한국생명공학연구원(생명연) 연구팀이 유전자 형질전환을 통해 플라스틱을 분해하는 식물성 플랑크톤을 개발했다. 생명연 제공

국내 연구진이 식물성 플랑크톤인 녹색미세조류의 유전자 형질을 바꿔 플라스틱을 분해할 수 있도록 하는 방법을 개발했다.

한국생명공학연구원 세포공장연구센터(센터장 김희식) 연구팀은 28일 “유전자 형질전환 기술을 통해 플라스틱 분해 능력을 지니는 식물성 플라크톤을 개발했다”며 “먹이사슬에 따른 물속 미세플라스틱의 생태계 오염을 차단하는 데 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

미세플라스틱을 먹이로 오인해 섭취한 동물성 플랑크톤(물벼룩)의 광학현미경 사진. 생명연 제공

식물성 플랑크톤은 물속의 1차 생산자로 빛에서 포도당과 같은 영양분을 합성해 전체 먹이사슬에 공급하는 구실을 한다. 물속의 미세플라스틱은 동물성 플랑크톤에서부터 어패류에 이르기까지 물속 생물들이 먹이로 잘못 알고 섭취해 몸에 쌓인다.

연구팀은 식물성 플랑크톤이 플라스틱을 분해하면 원천적으로 미세플라스틱의 오염을 막을 수 있다는 데 착안했다. 2016년 세균이 합성수지(페트병·포장재)를 분해해 탄소원으로 활용한다는 것이 발견됐다. 연구팀은 이 세균 분해효소의 아미노산 서열을 이용해 식물성 플랑크톤에 적합하도록 유전자를 합성한 뒤 식물성 플랑크톤의 하나인 녹색미세조류에 삽입했다.

미세플라스틱 오염이 먹이 사슬에 따라 생물에 농축되는 과정에서 플라스틱 분해 플랑크톤이 순환 고리를 끊는 구실을 할 수 있다. 생명연 제공

연구팀이 2종의 미세조류를 이런 방법으로 형질전환해 페트 분해효소 발현을 관찰해보니 1종의 미세조류에서 발현된 분해효소가 페트를 잘 분해하는 것으로 나타났다. 시중에서 판매하는 음료수 페트병을 이 미세조류가 섞여 있는 물에 넣어두자 페트병이 인체에 무해한 단량체(고분자인 플라스틱을 이루는 작은 단위 분자들)로 완전히 분해됐다. 연구팀은 이 과정을 전자현미경으로 관찰하는 데 성공했다.

김희식 센터장은 “세계 최초로 플라스틱을 분해하는 녹색미세조류를 개발한 것으로, 플라스틱에 의한 환경오염을 해결할 수 있는 새로운 패러다임을 제시했다”고 말했다.

연구팀 연구 논문은 국제학술지 <마이크로바이얼 셀 팩토리즈>(Microbial Cell Factories)에 실렸다.

이근영 기자 [e-mail]