어두운 북극 얼음 밑에서도 광합성하는 미생물 발견 [고든 정의 TECH+]

지구 생명체 대부분은 태양 에너지에 의지해 살아간다. 식물이나 단세포 박테리아가 광합성을 통해 태양 에너지의 일부를 포도당 같은 영양소로 바꾸지 못한다면 여기에 의존해 사는 동물도 생존할 수 없다. 따라서 과학자들은 생물이 광합성을 자세히 연구해 왔다.

그런데 과학자들은 지금까지 발견한 광합성 생물들이 광합성 반응의 이론적 한계보다 훨씬 강한 빛에서 광합성을 한다는 사실을 확인했다. 따라서 어딘가에 대부분의 식물은 물론 광합성 미생물보다 더 어두운 환경에서 광합성을 하는 미생물이 있을 것으로 추정됐지만, 최근까지 그 존재는 증명하지 못했다.

독일 알프레드 베게너 연구소 북극해 생물 연구독일 알프레드 베게너 연구소의 클라라 호페 박사와 여러 동료는 2019년부터 독일의 극지 연구선인 폴라스턴 (Polarstern)에 탑승해 북위 88도 이상의 북극해 환경에서 살고 있는 생물을 연구했다.

언뜻 보기에 꽁꽁 얼어붙은 북극해의 얼음에는 아무 생명체도 살 수 없을 것처럼 보인다. 하지만 사실 이 두꺼운 얼음을 통과해 들어오는 빛을 이용해 광합성을 하는 단세포 생물인 미세조류가 살고 있으며 이들은 북극해 생태계의 일차 생산자로 중요한 기능을 하고 있다. 이들이 없다면 북극해의 생태계는 유지될 수 없다.

연구팀은 춥고 어두운 얼음 밑에서 광합성을 하는 미세조류가 얼마나 적은 빛에서도 광합성을 할 수 있는지 조사했다. 그 결과는 놀라웠다. 연구를 진행한 북극해는 1년의 절반은 해가 지지 않고 1년의 절반은 해가 뜨지 않는 밤이 이어진다.

연구팀은 긴 밤이 끝나고 태양이 지평선에 걸릴 때부터 미세조류의 광합성이 다시 시작된다는 사실을 확인했다.

깊고 어두운 바다에서도 미생물 존재 확인이때 얼음 밑 미세조류에 닿는 빛은 화창한 날 지표면에 닿는 태양 빛의 10만 분의 1에 불과하다. 이는 광합성의 이론적 한계와 비슷한 수준으로 이론으로 예측한 일이 실제로 일어날 수 있다는 점을 확인한 성과로 평가된다.

물론 극도로 빛의 양이 극도로 적다 보니 당연히 광합성으로 만들어 낼 수 있는 영양분의 양도 미미한 수준이지만, 이런 미생물이 지구 바다 곳곳에 살고 있다면 의외로 많은 양의 영양분을 생산해 전체 생태계에 큰 영향을 줄 수 있다. 깊고 어두운 바다의 부피가 상당히 크기 때문이다. 그리고 어쩌면 얼음 위성에서 외계 생명체를 찾고 있는 과학자들에게도 새로운 희망을 주는 소식일 수 있다.