[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 국내연구진이 음료수 페트병을 썩게 만드는 플라스틱 분해 식물성 플랑크톤을 개발했다.

그간 음료수 페트병은 썩는 데만 100년이 걸려 미세플라스틱 등 심각한 해양 생태계 교란과 환경문제를 야기시켰다. 이번 기술 개발로 미세플라스틱에 오염된 어패류 등의 위협에서 벗어날 수 있게 됐다.

한국생명공학연구원(생명연)은 유전자 형질전환을 통해 플라스틱 분해효소를 발현해 페트병을 분해하는 식물성 플랑크톤을 개발했다고 28일 밝혔다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 플라스틱 분해 플랑크톤 개발 기술 활용 모식도. 이번 기슬 개발로 미세플라스틱 오염이 먹이 사슬에 따라 생물 농축 되는 과정에서 플라스틱 분해 플랑크톤이 순환 고리를 끊는 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대 된다. [제공=생명연] 2020.05.28 swiss2pac@newspim.com

이번 기술은 수생 생태계의 플라스틱 연쇄 오염 및 생물 농축 차단에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

플라스틱의 무분별한 사용 및 폐기로 인해 2014년 기준으로 약 51조 조각 (무게로는 23.6만 톤) 이상의 미세플라스틱이 해양 및 수생 생태계에 오염된 것으로 파악됐다. 플라스틱 오염의 주요 성분은 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리스티렌 (PS) 등으로 나타났다.

어패류 등 수생 생명체는 미세플라스틱을 먹이로 오인하여 섭취하는 경향이 있다. 중금속이나 방사능과 같이 먹이사슬을 통해 플라스틱 생물농축이 일어날 우려가 있다. 식물성 플랑크톤은 수생 생태계에서 1차 생산자로서 빛으로부터 포도당과 같은 영양분을 합성하여 전체 먹이사슬에 공급하는 역할을 담당한다.

플라스틱을 분해하는 식물성 플랑크톤은 미세플라스틱에 의한 수생 생태계의 연쇄 오염을 원천적으로 예방하고 먹이사슬을 통한 플라스틱 생물농축을 차단할 수 있다.

지난 2016년 해외연구팀에 의해 페트병을 분해하는 효소가 세균으로부터 발견됐지만, 아직까지 식물성 플랑크톤인 녹색미세조류에 적용한 사례가 없었다.

연구팀은 녹색 미세조류에, PET 분해 효소(PETase)의 아미노산 서열을 이용하여 식물플랑크톤에 적합하도록 유전자를 합성하여, 페트병을 분해하는 식물성 플랑크톤 'CC-124_PETase'를 개발했다.

연구팀은 플라스틱 분해 식물성 플랑크톤을 개발하여 시판되고 있는 음료수 페트병을 인체에 무해한 단량체들로 완전히 분해하는 것을 확인했으며, 전자현미경을 통해 페트병이 분해되는 과정을 관찰하는데 성공했다.

김희식 연구책임자인 박사는 "동 연구성과는 세계 최초로 플라스틱을 분해하는 녹색미세조류를 개발한 것"이라며 "이 기술은 플라스틱에 의한 환경오염을 해결할 수 있는 새로운 패러다임을 제시한 결과"라고 밝혔다.

김 박사는 "먹이사슬을 통한 미세플라스틱의 생물 농축을 원천적으로 차단할 수 있는 기술의 실마리를 제공함으로써 추가적인 연구를 통해 자연복원, 수산양식 등 다양한 분야에 널리 활용될 수 있을 것"이라고 전망했다.

한편 이 연구는 생명연 세포공장연구센터 이용재, 김희식 박사팀(교신저자: 이용재/김희식 박사, 제1저자: 김지원/박수빈 석박사통합과정생)이 수행했고 미생물 분야 국제학술지 마이크로바이얼 셀 팩토리즈(Microbial Cell Factories, IF 4.669) 지난달 28일자(한국시각 4월29일) 온라인 판에 게재됐다.

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