[와우! 과학] 식물 플랑크톤 규조류 껍질의 비밀…알고 보니 광합성 효율 ↑

보통 우리 눈에는 보이지 않지만, 사실 바닷물에는 수많은 작은 식물들이 존재한다. 규조류 같은 식물성 플랑크톤은 해양 생태계 먹이 사슬의 기반일 뿐 아니라 산소 생산량의 상당 부분을 차지한다. 현미경으로 보면 마치 보석처럼 빛나는 독특한 투명 껍질을 지닌 규조류만 해도 광합성 산소 생산량의 20~50%를 차지할 정도다.

단세포 광합성 생물인 규조류의 단단한 규산염 세포벽은 규조류 성공의 비결 중 하나다. 단단하게 몸을 보호하면서도 작은 구멍을 통해 물질을 교환할 수 있기 때문이다. 그런데 과학자들은 최근 규조류의 또 다른 비결을 발견했다. 바로 태양 에너지를 수집하는 투명 껍질이다. 

캐나다 맥길대 연구팀은 니츠치아 필리포르미스(Nitzschia filiformis·이하 니츠치아)라는 규조류의 껍질에 대한 광학적 특징을 분석했다. 규조류는 매우 다양한 형태의 껍질을 지니고 있는데 니츠치아의 경우 원통형 껍질에 수많은 구멍이 일렬로 가지런히 놓인 형태(사진 참조)를 지니고 있다.

연구팀은 다양한 파장과 강도의 빛을 통과시켜 이 투명 껍질의 광학적 성질을 알아냈다. 연구팀에 따르면 이 껍질은 규조류 본체를 보호하는 역할을 할 뿐 아니라 지나가는 햇빛을 흡수하고 굴절시켜 광합성 효율을 9.83% 높였다. 그러면서도 자외선같이 해로운 파장을 막아 세포를 보호한다.

연구팀은 눈에 보이지 않는 작은 규조류의 껍질이 인간에게도 도움이 될 것으로 보고 있다. 태양광 패널에 이 기술을 적용하면 효과적으로 패널을 보호하면서도 태양 에너지 흡수율이 좋은 제품을 만들 수 있기 때문이다.

사실 태양 에너지를 이용한 시간으로 따지면 지구 생명체는 이미 수십억 년 동안 축적된 지식이 있다. 인간이 이를 배우기 위해 노력하는 것은 당연한 일일지도 모른다.