부식질을 선호하는 미생물들은 플라스틱을 분해할 수 있었으며 필수적인 분자를 생산해냈다(사진=123RF)

최근 플라스틱을 분해해 유익한 지방산 방출을 유발할 수 있는 특정 미생물이 발견돼 주목을 끈다.

핀란드 이위베스퀼레대학(JYU)이 주도한 이번 연구에 따르면 플라스틱 분해로 인해 유익한 오메가-3 및 오메가-6 지방산의 생산이 이뤄질 수 있다. 이러한 지방산은 맑은 물로 가득한 호수보다 부식질의 휴믹성 호수(부식 호수)에 사는 미생물에 의해 더 큰 도움을 받을 수 있다.

그간 플라스틱은 비용 효율성과 다기능성으로 인해 지난 수 십년간 다양한 산업에서 사용돼왔다. 그러나 인간에게 편리함을 가져다준만큼 환경에는 위협이 되는 존재로 전락하고 있다.

다양한 플라스틱 제품들 가운데서도 특히 일회용 플라스틱은 가장 많은 폐기물을 생산하는 대상으로, 이들 일부는 잘못 관리돼면서 바다로 떠내려가는 현상을 초래하는 중이다.

일회용 물병은 말 그대로 일회용으로만 취급돼 재사용이 권장되지 않는다. 그러나 이 플라스틱 병은 재활용될 필요가 있지만 여전히 전 세계 많은 이들이 아무 곳에나 물병을 버리며 환경을 오염시킨다.

일부 사람들은 거리나 보도에 버리기도 하지만 다른 일부 사람들은 강이나 개울, 혹은 물이 있는 다른 여러 수역에 버리며 더 큰 혼란을 야기한다. 플라스틱은 잘 알려진대로 분해되는데 오랜 시간이 걸리는 특성상, 바다에 한 번 떠내려가면 최소 몇 년간 바다에서 많은 생명체들을 위협할 수 있는 것이다.

이 가운데 최근 JYU 연구팀은 플라스틱 오염의 영향을 받는 조류와 동물성 플랑크톤에 대한 연구를 통해 긍정적인 결과를 얻어냈다.

연구팀은 이들 유기체가 오염에서 어떻게 살아남을 수 있는지에 대해 파악하고자 조사를 진행했다. 그 결과 조류와 동물성 플랑크톤의 생존 가능성이 이들이 어디에 사느냐에 달려있다는 점이다. 이 과정에서 플라스틱을 효과적으로 분해할 수 있는 특정한 미생물들의 존재가 확인됐다.

이번 연구를 진행한 사미 타이팔 박사는 "동위원소비율질량분석법을 통해 생산된 가스와 미생물 지방산을 분석했다"며 "복잡한 부식화합물을 분해할 수 있는 능력을 가진 미생물도 저항성 미세플라스틱 중합체를 사용하는지 여부를 연구하고 싶었다"고 밝혔다.

플라스틱을 분해해 유익한 지방산 방출을 유발할 수 있는 특정 미생물이 발견됐다(사진=123RF)

연구팀은 실험을 위해 전 세계적으로 가장 많이 쓰이는 플라스틱인 폴리에틸렌을 대상으로 3가지 배양 설정을 만들어 연구를 수행했다.

먼저 인공적으로 제작한 부식물을 비롯한 맑은 가을날의 호숫물을 그대로 복제한 물, 잎과 부식분해자들이 뒤섞인 부식물 등이다. 플라스틱은 13C 동위원소로 표시됐다. 이 과정에서 앞서 언급된 질량분석기법이 적용, 플라스틱 분해와 미생물들을 조사했다. 그 결과 플라스틱은 맑은 호숫물과 부식물에서 정상적으로 분해된다는 사실이 발견됐다.

그러나 두 가지 경우에서 분해의 영향은 다르게 나타났다. 부식토의 유기 성분인 부식질을 선호하는 미생물들은 부식물에서도 플라스틱을 분해할 수 있었으며 필수적인 분자를 생산해냈다.

물론 맑은 물에 사는 미생물도 분자를 만들 수 있다. 그러나 실험에서는 부식물에서의 미생물들만이 더 높은 수준의 오메가-3와 오메가-6 지방산을 생산해냈다.

이 지방산은 조류와 동물성 플랑크톤에 의해 이용되는 대상으로, 이는 이들 유기체들이 부식호수에서도 이용가능한 영양소를 가질 수 있어 생존이 가능하다는 것을 의미한다.

지방산은 폴리에틸렌 탄소를 이용하는 미생물에 의해 생성됐으며, 이들은 부식 호수 내의 최신 화학물질을 활용해 기존 먹이사슬을 업그레이드한 것으로 나타났다. 이는 궁극적으로 오메가-3와 오메가-6 지방산을 모두 소비하는 초식 동물성 플랑크톤의 성장을 가져왔다.

한편 1990년 설립된 해양보존자선단체 하수로부터 바다를 지키는 서퍼스(SAS)에 따르면 바다에 있는 미세플라스틱 조각 수는 51조 개로 추산된다. 이는 26만 9000톤에 이르는 플라스틱 물질들이 바다에 떠다니면서 해양 생물을 독성 효과와 식량 부족에 노출시키고 있다는 뜻이 된다. 

이처럼 물 속에 떠다니는 미세플라스틱은 해양 생물뿐 아니라 해안 지역의 바닷새와 바다표범, 다른 동물들의 삶에도 영향을 미친다. 이들 동물이 물고기나 조개류, 다른 수생 생물들을 잡아먹을때 플라스틱 조각들도 같이 소비되기 때문이다.

1950년대로 거슬러 올라가면 당시 지구의 인구는 약 25억 명으로, 약 150만 톤의 플라스틱을 생산했다. 그러나 60년 이상이 지난 2016년, 전 세계 인구는 70억 명 이상, 3억 2000만 톤 이상의 플라스틱을 생산하는 지점에 이르렀다.

연구에 따르면 2016년의 이 플라스틱 생산량 수치는 2034년까지 두 배로 증가할 전망이다. 또 매일 약 800만 개에 달하는 플라스틱 쓰레기가 바다로 유출되고 있다.

이번 연구는 플라스틱이 적절한 환경에서는 분해를 통해 유용하게 변화할 수 있다는 것을 보여준다. 부식질을 선호하는 미생물들의 경우, 폴리에틸렌의 분해 속도를 높일 수 있는 생물학적 과정을 가지고 있기 때문이다.

이들은 그 능력을 이용해 플라스틱을 능숙하게 분해해 작은 유기체에 도달할 수 있는 잠재적 독성 효과를 방지하고 먹이사슬의 기분 구성원들에게 무리없이 영양분을 공급한다.
 

하지만 연구는 동시에 미생물의 한계도 밝혀냈다. 이같은 원리가 제대로 작동되기 위해서는 실제 환경에서 플라스틱은 자연적 혹은 인공적 부식 호수에 버려져야한다는 점이다.

그럼에도 연구는 폴리에틸렌 기반의 폐기물을 재활용하는 데 있어서 부식질을 선호하는 미생물들의 역할을 암시했다는 점에서 크게 호평을 받고 있다.