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온도관련 질소 고정 시아노박테리아의 해양 분포

전문가 제언: ○ 지구상에서 발생하는 천연 질소 고정의 절반 이상은 해양에서 분담하고 있으며, 여기에 관여하는 시아노박테리아의 질소 고정 메커니즘을 규명하고 해양에서의 분포특성을 조사함으로써 질소자원을 활용하려는 노력이 지속적으로 수행되고 있다.

○ 육지에서는 콩과 식물의 뿌리에 서식하는 박테리아나 담수 및 온천수의 시아노박테리아가 대기 중 질소를 고정하는 것으로 알려져 있지만, 미국 Washington 대학 Mshta 교수 연구팀은 해저 1,500미터 아래 열수 분출공(hydrothermal vent)이 밀집한 지역 92℃에서 N2를 환원시켜 NH3을 생산하는 가장 고온에 서식하는 박테리아를 최근에 발견하여 세계적인 주목을 받기도 하였다.

○ 해수표면으로부터 광합성이 가능한 유광 층(euphotic zone)의 각종 질산염, 아질산염, 아미노산과 같은 생물학적 이용이 가능한 질소는 식물 플랑크톤에 의해 신속히 감소되어 이들 성장에는 질소재생에 의존하고, 시아노박테리아는 이를 고정하는 역할을 하여 해양자원과 생물다양성 보전에도 중요한 의미를 가진다.

○ 시아노박테리아는 광합성을 하는 동안 질소 고정효소(nitrogenase)에 무산소(anoxic) 환경을 제공하기 위한 전략에 따라 O2를 회피하는 사상(filamentous) 또는 단세포그룹(A)과 사상형태의 특이적으로 분화된 이형세포(heterocyst)에서만 수행하는 그룹(B) 및 호기성으로 N2를 고정하는 그룹(C)이 집중적으로 연구되다.

○ 현재 시아노박테리아는 수온 25℃ 이상 열대와 아열대 해양에만 분포하지만 지구 온난화에 대비할 필요가 있으며, 우리나라 근해에서 발생하는 여름철 적조현상은 해수에 용존된 질소화합물과 인산염, 규산염, 유기화합물에 편모조류나 규조류의 이상증식에 기인되나 이를 근본적으로 차단하려면 시아노박테리아를 연계한 원인물질 제거가 중요할 것이다.

저자: L.J. Stal
자료유형: 학술정보