미국 노스웨스턴대 루드밀라 아리스틸드 교수팀은 강과 폐수 속 플라스틱 표면에서 발견되는 코마모나스(Comamonas) 박테리아가 나노 플라스틱을 원료 물질 상태로 분해해 먹이로 사용하는 것을 확인했습니다. 연구진은 음료수병에 흔히 쓰이는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)를 사용하여 코마모나스 테스토스테로니(Comamonas testosteroni)를 배양했으며, 현미경을 통해 PET를 나노미터 크기로 분쇄하고, 효소를 이용해 고분자 단위 블록인 단량체로 분해하는 것을 관찰했습니다.
PET는 플라스틱 오염의 주요 원인 중 하나로, 전 세계 플라스틱 사용량의 12%를 차지하며, 미세 플라스틱의 50%를 구성합니다. 이 물질은 자연에서 쉽게 분해되지 않기 때문에, 플라스틱 오염 문제를 해결하려는 다양한 시도가 이루어지고 있습니다. 이번 연구에서는 코마모나스 박테리아가 플라스틱을 나노미터 수준으로 분쇄한 후, 분비하는 효소를 통해 플라스틱의 고분자 구조를 구성하는 단량체로 분해하는 과정을 밝혀냈습니다.
연구진은 또한 오믹스(onmics) 기술을 사용해 코마모나스 테스토스테로니 박테리아가 PET에 노출되었을 때, 특정 효소가 발현된다는 사실을 발견했습니다. 박테리아 유전자를 조작하여 이 효소의 발현을 막으면 플라스틱 분해 능력이 사라지거나 감소했으며, 반대로 플라스틱 분해 능력이 없는 박테리아에 이 유전자를 삽입하면 플라스틱 분해 능력이 생기는 것을 확인했습니다.
이 발견은 플라스틱 쓰레기를 처리하는 새로운 박테리아 기반의 솔루션 개발 가능성을 보여주며, 효소의 발현 메커니즘을 최적화하면 환경 내 플라스틱 오염 문제를 해결하는 데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.
Q1: 박테리아를 활용한 플라스틱 오염 제거 방법이 현재의 기계적 또는 화학적 플라스틱 처리 방법과 비교해 가지는 장점과 한계는 무엇일까요?
Q2: 이번 연구에서 밝혀진 효소 기반 플라스틱 분해 메커니즘이 플라스틱 이외의 다른 인공물질 처리에 어떻게 적용될 수 있을까요?
Q3: 박테리아 유전자 조작은 자연환경에 어떤 영향을 미칠까요?
