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2014년 2월 3일 월요일

베이징의 미세 먼지 속의 미생물들




 겨울 시즌이면 중국 북동부는 매우 심각한 스모그로 뒤덮히고 있습니다. 본래 자연적인 안개와 미세 먼지에다 오염 저감 장치를 제대로 하지 않은 차량, 공장, 그리고 가정에서 내뿜는 (특히 겨울 시즌이면 난방용 석탄 등의 화석 연료 수요가 급격히 증가) 미세먼지는 바로 앞에 있는 도로조차 가릴 만큼 심각한 대기 오염을 유발하고 있습니다.  


 단순하게 생각해봐더 저렇게 심각하게 오염된 공기를 마시면 건강에 매우 해로울 것으로 생각되는데 실제로 여러 연구 결과들은 이로 인해 수많은 사람들이 조기에 사망하는 것으로 보고하고 있습니다. 이에 대해서는 이전 포스트들을 참조해 주시기 바랍니다.  


 대기 오염으로 인해 사망하는 사람의 수는 : http://blog.naver.com/jjy0501/100191882538
 대기 오염으로 인해 중국에서 사망하는 사람의 수는 : http://blog.naver.com/jjy0501/100204279457


 그런데 실제로 이 미세 먼지 속에는 각종 미생물들이 함께 떠다니고 있습니다. 이들은 미세 먼지와 생성원리가 좀 다르긴 하지만 아무튼 인체에 유해할 수 있기 때문에 연구의 대상이 되고 있습니다. 중국의 칭화 대학의 팅 주 (Ting Zhu) 를 비롯한 연구자들은 실제 스모그가 매우 심한 1 월달의 베이징 대기에서 PM2.5 (지름이 2.5 ㎛ 이하인 미세먼지) 와 PM10 (지름이 10 ㎛ 이하인 미세먼지) 샘플을 얻어 어떤 미생물들이 있는지를 조사했습니다.  


 이들은 각각의 미생물들을 배양하는 대신 메타 유전체학 (metagenomics) 방식 - 샘플 전체에서 DNA 를 추출해서 각각의 미생물을 확인 하는 방법으로 다수의 미생물을 한꺼번에 인식할 수 있는 방식 - 을 사용해 각 미생물의 종을 확인했습니다. 대기 중에는 워낙 다양한 미생물이 있기 때문에 일반적인 세균 동정 방법으로는 그 중 극히 일부 밖에 확인이 가능한 반면 메타 유전체학을 동원하면 한꺼번에 수백개 이상의 미생물을 확인할 수도 있습니다.  


 연구팀은 베이징의 미세 먼지에서 약 1300 종의 미생물을 동정했는데 PM2.5 에서는 박테리아가 86.1% 로 가장 흔한 미생물의 형태였으며 진핵 생물은 13%, 바이러스 0.1%, 고세균 (Archaea)은 0.8% 였습니다. PM10 에서는 박테리아가 80.8%, 진핵 생물이 18.3%, 바이러스 0.1%, 고세균 0.8% 의 순으로 조사되었습니다. 이들은 죽은 세포들도 포함한 것으로 박테리아의 대부분은 다행히 인체에 무해한 종으로 나타났습니다. 


 가장 흔한 박테리아는 토양에 흔하게 서식하는 박테리아인  Geodermatophilus obscurus 으로 조사되었는데 이는 미세 먼지의 주요 발생원인이 흙이나 토양이 바람에 날리는 것임을 생각할 때 당연한 결과라고 하겠습니다. 그러나 불행히 모든 미세 먼지내 세균이 인체에 무해한 세균은 아니었습니다. 연구팀은 폐렴을 일으키는 폐렴 연쇄 구균 (Streptococcus pneumoniae) 이나 중요한 곰팡이 알러겐 (fungal Allergen) 인 Aspergillus fumigatus 도 확인했습니다. 이런 병원체의 DNA 농도는 미세 먼지가 많은 날 특히 증가했습니다.     




(인체 감염과 알러지를 일으키는 곰팡이 Aspergillus fumigatus.    The conidiophore of the fungal organism Aspergillus fumigatus.   Image credit: CDC/Dr. Libero Ajello (PHIL #4297), 1963. )


 이와 같은 미세 먼지내 병원균이 실제 건강에 어떤 영향을 미치는 지는 앞으로의 연구 과제입니다. 뉴욕시의 대기 중 미생물에 대해서 연구 중인 콜로라도-불더 대학의 미생물학자 노만 페이스 (Norman Pace, a microbiologist at the University of Colorado Boulder) 는 PM2.5 와 PM10 자체가 사실 미생물보다 훨씬 유해하다고 지적했습니다. 실제 지금까지 연구 결과는 미세 먼지 자체의 유해성과 그 규제에 맞춰져 있기는 합니다.  


 하지만 앞으로는 이와 같은 미세 먼지내 병원체 (pathogen) 들이 건강에 어떤 역할을 하는 지가 중요한 연구 과제가 될 수 있습니다. 이는 미세 먼지 농도가 높아질 때 적절한 대책을 세우는데 도움이 될 것입니다. (예를 들어 폐렴 구균 예방 접종... ) 이탈리아의 역시 대기 중 미생물에 대한 연구를 진행 중인 밀란 - 비코카 대학의 미생물 학자 안드레아 프란제티 (Andrea Franzetti, a microbiologist at the University of Milan–Bicocca, Italy) 이와 공기중 박테리아들이 인체에 영향을 미친다는 증거가 점점 증가하고 있다고 지적하기도 했습니다.  


 스모그가 한창일 때 베이징에서는 PM2.5 기준으로 WHO 권고 기준치의 무려 20 - 25 배에 달하는 500 - 600 ㎍/㎥ 극심한 미세/초미세 먼지 오염이 하늘을 뒤덮었습니다. 선진국의 사례를 보면 이를 개선하는 것은 10 - 20 년 이상의 장기적인 투자를 필요로 합니다. 그 전까지 불가피하게 수억명의 인구가 높은 농도의 미세 먼지에서 건강과 생명의 위협을 받을 수 밖에 없는데 피해를 최소화 하기 위해서 이에 대한 상세한 연구가 반드시 진행되어야 할 것 같습니다. 물론 현재도 수많은 연구가 진행 중이긴 하지만 말이죠. 


(본래 공기 중에는 눈에 보이지 않는 미세 먼지와 미생물들이 다수 존재하고 있으며 이는 세계 어느 지역이나 마찬가지임. 본 내용은 베이징의 미세 먼지에 들어있는 미생물에 대한 연구임)  


 참고  

1.   Cao C, Jiang W, Wang B, Fang J, Lang J, Tian G, Jiang J, Zhu TF. Inhalable Microorganisms in Beijing's PM2.5 and PM10 Pollutants during a Severe Smog Event. Environ Sci Technol. 2014 Jan 23.





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