휘발유 만드는 세균이 나왔다고?

입력 : ㅣ 수정 : 2018-03-22 15:17

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톨루엔 만드는 세균 개발...상용화는 아직 멀어
1986년 스위스 취리히 호수 바닥에서 발견된 휘발유 만드는 세균의 비밀이 30여년이 지난 뒤 마침내 밝혀졌다.
미국 캘리포니아 틸덴국립공원 내에 있는 호수에 있는 미생물이 가솔린을 만드는 세균의 비밀을 푸는 단초를 제공했다. 사이언스 제공

▲ 미국 캘리포니아 틸덴국립공원 내에 있는 호수에 있는 미생물이 가솔린을 만드는 세균의 비밀을 푸는 단초를 제공했다.
사이언스 제공

미국 에너지부(DOE) 산하 바이오에너지연구소(JBEI), 로렌스 버클리 국립연구소, 캘리포니아 버클리대(UC 버클리), 대만 타이페이 의과대학, 덴마크 공과대학 공동연구팀은 메타유전체학과 생화학 기법을 활용해 세균이 어떻게 휘발유를 스스로 만들어 낼 수 있는지에 대한 메커니즘을 밝혀내고 화학공학 분야 국제학술지 ‘네이처 화학생물학’ 19일자(현지시간)에 발표했다.

1986년 스위스 미생물학자들은 취리히 호수 바닥에서 휘발유 성분 중 하나인 톨루엔을 스스로 만들어 내는 세균을 발견했다. ‘톨루모나스 아우엔시스’라고 이름붙여진 이 세균은 단백질을 가수분해해서 나오는 아미노산 중 하나인 페닐알라닌과 페닐계 전구물질을 톨루엔으로 전환시킨다.

이런 특성 때문에 ‘세균을 많이 배양한다면 연료를 생산할 수 있을 것’이라는 전망까지 제시되면서 많은 과학자들은 세균이 톨루엔을 만들어 내는 원리를 밝혀내기 위해 다양한 노력을 기울였다. 그렇지만 톨루모나스는 실험실에서 배양하기 까다로와 지금까지 생성 원리가 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 톨루모나스 만큼은 아니지만 소량의 톨루엔을 만들어 내는 세균을 버클리 틸덴 국립공원 한 호수 바닥 진흙에서 발견했다. 연구팀은 이 세균의 유전자를 검사해 톨루엔 생성에 관여할 것으로 보이는 유전자 600개를 골라냈다.

그 다음 이 유전자들을 정밀분석한 결과 ‘GREs’라는 유전자가 톨루엔 생성에 관여한다는 것을 확인했다. 연구팀은 실험을 통해 GREs 유전자가 톨루엔을 만든다는 것을 알게 됐다.

연구팀은 이번 연구결과를 바탕으로 배양하기 쉬운 다른 미생물 유전자를 변형시켜 톨루모나스처럼 톨루엔을 생산할 수 있도록 하는 연구에 착수했다.

해리 벨러 로렌스 버클리 국립연구소 지구환경과학부 박사는 “톨루모나스가 톨루엔을 만들어 내는 이유는 경쟁관계에 있는 다른 세균들을 물리치기 위한 것과 세균이 에너지를 만들어 내기 위한 두 가지 이유 때문일 것”이라고 설명했다.

그는 또 “아직은 자연에서 합성된 톨루엔보다 원유에서 뽑아낸 톨루엔이 훨씬 저렴하기 때문에 톨루엔을 만들어 내는 미생물이 탄생하더라도 시장성을 갖추기는 어려울 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
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