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2015년 3월 9일 월요일

영구 동토가 깨어난다?


 지구의 기후 변화를 연구하는 과학자들에게 시베리아, 알래스카, 캐나다 등 북극권의 기후 변화는 매우 중요한 관심사입니다. 이 지역의 온도 상승은 추가적인 온도 상승을 유발할 가능성이 크기 때문입니다. 특히 이전부터 큰 관심사가 되고 있는 지형은 바로 영구 동토입니다. 영구 동토는 여름이 와도 얼어있는 동토로 글자 그대로 영원히 얼어 있는 땅입니다. 

 본래 영구 동토는 지구 기온에 따라서 고위도에서 저위도 지역으로 이동을 반복했는데, 최근에는 지구 기온의 상승, 특히 북극권 지역의 기온 상승으로 인해서 영구 동토들이 빠른 속도로 녹고 있습니다. 영구 동토에는 적지 않은 양의 유기물이 얼어있는데, 이 유기물이 이산화탄소와 메탄 가스의 형태로 방출될 경우 현재의 지구 온난화 추세를 급격히 가속시킬 수 있어 이전부터 큰 관심의 대상이 되어 오고 있습니다. 하지만 현재까지 그 정확한 실태에 대한 조사는 미흡한 상태입니다.

 미국 에너지부 산하의 태평양 북서부 국립 연구소(Pacific Northwest National Laboratory)의 미생물학자 자넷 잔슨(microbiologist Janet Jansson)과 그녀의 동료들은 영구 동토에 있는 미생물 환경에 대해서 연구했습니다. 

 잔슨에 의하면 영구 동토에는 7800억톤에서 1조4000억톤에 달하는 탄소가 있다고 합니다. 이는 매우 거대한 탄소 저장 창고라고 할 수 있습니다. 이 영구 동토층은 겨울에는 얼지만 날씨가 따뜻해지면 다시 녹는 토양인 활성층(active layer) 밑에 존재하는데, 앞서 언급했듯이 지구 평균 기온, 특히 북극권 주변의 온도가 상승함에 따라 점차 영구동토층은 줄어들고 활성층의 비율은 늘어나고 있습니다. 

 이렇게 변화하는 환경에서 미생물의 변화는 이들이 내놓는 메탄 가스 같은 중요한 온실 가스 생성에 큰 영향을 미칩니다. 연구팀은 omics 라고 알려진 툴을 이용해서 미 지질 조사국(United States Geological Survey)이 수집한 토양 샘플에서 어떻게 미생물이 변하게 되는지 연구했습니다.  



(미생물 분석을 위해 영구 동토 샘플을 채취하는 연구자 This is Jenni Hultmann prepping the frozen permafrost samples prior to multi-omics analysis.
Credit: Janet Jansson )      

 우리가 생각하기에는 놀라운 일이지만 사실 활성층 아래 영구동토 층에서도 살아가는 미생물들이 존재합니다. 이들과 활성층에 있는 미생물 모두 메탄을 생성하는 유전자를 가지고 있습니다. 이들은 메탄을 생성하기 때문에 메타노겐(methanogens)이라고 불리며, 지구 어디에서나 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 

 연구팀은 이들의 유전자 분석을 통해서 새로운 메탄 생성 미생물을 포함한 다양한 미생물들을 발견했습니다. 이들은 환경이 좋아지면 (즉 따뜻해지면) 순식간에 더 많은 메탄을 생성할 수 있습니다. 이렇게 생성된 메탄 가스는 같은 양의 이산화탄소 대비 20배 이상 강력한 온실 효과를 나타냅니다. 

 따라서 이 미생물들이 지구 기후 변화에 미치는 영향력은 결코 무시할 수 없지만 아직 우리는 이들에 대해서 모르는 점이 많습니다. 연구팀은 이와 같은 미생물의 연구가 이들과 우리의 지구의 미래를 알 수 있는 중요한 단서를 제공할 것으로 생각하고 있습니다. 이 연구는 네이처에 실렸습니다.  

참고


Journal Reference:
  1. Jenni Hultman, Mark P. Waldrop, Rachel Mackelprang, Maude M. David, Jack McFarland, Steven J. Blazewicz, Jennifer Harden, Merritt R. Turetsky, A. David McGuire, Manesh B. Shah, Nathan C. VerBerkmoes, Lang Ho Lee, Kostas Mavrommatis, Janet K. Jansson.Multi-omics of permafrost, active layer and thermokarst bog soil microbiomesNature, 2015; DOI: 10.1038/nature14238





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