과학자들은 지구 깊은 토양에서 미생물을 발견했다

레오나르도 다빈치는 "우리는 발 밑의 흙보다 천체의 움직임에 대해 더 많이 알고 있다"고 말했습니다.

미시간 주립대학교 미생물학 전문가인 제임스 티에지는 다빈치의 의견에 동의합니다. 하지만 그는 지구의 역동적인 "살아있는 피부"의 일부인 임계 구역에 대한 연구를 통해 이러한 상황을 바꾸고자 합니다.

"중요 지대는 나무 꼭대기에서 시작하여 토양을 거쳐 최대 700피트(약 212미터) 깊이까지 뻗어 있습니다."라고 티에지는 말했습니다. "이 지대는 토양 형성, 물 순환, 영양소 순환과 같은 필수적인 과정을 조절하여 지구상 대부분의 생명체를 지탱합니다.

이러한 과정들은 식량 생산, 수질, 그리고 생태계 건강에 필수적입니다. 중요한 의미를 지니지만, 심부 중요 지대는 지구의 상당 부분이면서도 아직 탐사되지 않은 새로운 영역입니다."

연구자들이 임계지대의 깊은 층에서 발견한 것

미시간 주립대학교 미생물학, 유전학 및 면역학과와 식물·토양·미생물학과 명예교수인 티에지는 이 광활하고 미지의 미생물 세계에서 CSP1-3이라는 완전히 다른 미생물 문, 즉 주요 분류군을 발견했습니다. 이 새로운 문은 아이오와주와 중국 모두에서 수심 70피트(약 21미터) 깊이의 토양 샘플에서 확인되었습니다.

티에지는 "아이오와주와 중국을 선택한 이유는 두 지역의 토양이 매우 깊고 유사하기 때문이며, 이러한 미생물의 분포가 한 지역에만 국한되지 않고 더 일반적인지 알고 싶었기 때문"이라고 말했습니다.

티에지의 연구팀은 이 심토에서 DNA를 추출하여 CSP1-3의 조상이 수백만 년 전 온천과 담수 등 물 속에서 살았음을 발견했습니다. 이들은 진화 과정에서 적어도 한 번 이상 토양 환경으로 이주하는 주요 서식지 전이를 겪었는데, 처음에는 표토로, 나중에는 심토로 이주했습니다.

티에지는 또한 이 미생물들이 활동적이라는 사실을 발견했습니다. "대부분의 사람들은 이 미생물들이 포자나 휴면 상태라고 생각할 것입니다."라고 그는 말했습니다. "하지만 DNA 검사를 통해 발견한 중요한 사실 중 하나는 이 미생물들이 활동적이며 천천히 성장한다는 것입니다."

티에제는 또한 이러한 미생물이 군집에서 드문 구성원이 아니라 지배적인 구성원이라는 사실을 알고 놀랐습니다. 어떤 경우에는 군집의 50% 이상을 차지했는데, 이는 표토에서는 결코 볼 수 없는 일입니다.

티에제는 "깊은 토양은 환경이 너무 다르고, 이 생물체는 오랜 시간에 걸쳐 진화하여 이 척박한 토양 환경에 적응했기 때문에 이런 일이 일어났다고 생각합니다."라고 덧붙였습니다.

미생물이 물을 정화하는 방법

토양은 지구에서 가장 큰 정수 필터입니다. 물이 토양을 통과할 때 물리적, 화학적, 생물학적 과정을 거쳐 정화됩니다. 대부분의 식물 뿌리가 있는 표토는 부피가 매우 작아 빗물이 빠르게 통과합니다. 하지만 심토는 부피가 훨씬 큽니다. 바로 이 부분에서 CSP1-3이 도움을 줍니다. 이들은 표토에서 씻겨 내려온 탄소와 질소를 이용하여 정화 과정을 완료합니다.

"CSP1-3은 토양 표면층을 뚫고 들어온 물질을 청소하는 청소부입니다."라고 티에지는 말했다. "그들에게는 해야 할 일이 있습니다."

다음은 무엇인가요?

Tiedje는 다음 단계는 이러한 미생물 중 일부를 실험실에서 배양하는 것이라고 말했습니다. 만약 배양이 성공한다면, 우리는 이 미생물들이 깊은 토양 환경에서 성공적으로 생존할 수 있도록 하는 독특한 생리 기능에 대해 더 자세히 알아낼 수 있을 것입니다. 이는 쉬운 일이 아닙니다. 대부분의 미생물 세계는 그들이 서식하고 성장하는 환경을 재현하기가 매우 어렵기 때문에 배양되지 않습니다.

예를 들어, CSP1-3의 조상은 온천에서 살았기 때문에 Tiedje의 연구실에서는 유전체에서 얻은 정보를 바탕으로 새로운 성장 조건을 테스트하는 한 가지 예로 고온에서 이들을 키우려고 시도하고 있습니다.

하지만 누군가가 할 수 있다면, 바로 티에제가 할 수 있습니다. 그는 염소 화합물에서 염소를 제거할 수 있는 미생물을 발견했기 때문입니다.

"CSP1-3의 생화학적인 생리 작용이 다르기 때문에 다른 목적으로 활용될 수 있는 흥미로운 유전자들이 존재할 가능성이 있습니다."라고 그는 말했습니다.

"예를 들어, 우리는 CSP1-3이 강한 오염 물질을 어떻게 대사하는지 아직 알지 못하는데, 만약 그 능력을 알아낼 수 있다면 지구상에서 가장 시급한 문제 중 하나를 해결하는 데 도움을 줄 수 있을 것입니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250407173023.htm