독특한 비료 제공 미생물을 키우는 규조류 발견

 (One of the new diatom species, Epithemia pelagica. Credit: C. Schvarcz)

 규조류 (diatom)은 민물과 바닷물에 매우 흔한 식물성 플랑크톤으로 지구 생태계에 매우 중요한 단세포 식물입니다. 이들은 지구 산소 생산량의 20-50%를 담당하는 것으로 추정되고 있습니다. 규소질의 단단한 껍데기를 만드는 것으로도 유명합니다. 

 규조류에 대해서 잘 알려지지 않은 사실 중 하나는 자신의 몸에 공생 시아노박테리아 (남세균)을 지닌 종류가 있다는 것입니다. 식물성 플랑크톤 안에 광합성 미생물이 공존하는 이상한 구조인데, 사실 공생 박테리아의 역할은 질소 영양분을 공급하는 것입니다. 질소 고정 시아노박테리아 (nitrogen-fixing (diazotrophic) cyanobacteria)는 질소를 규조류가 사용하기 쉬운 암모니아 형태로 바꿔 공급합니다. 

 하와이 대학의 연구팀이 이끄는 다기관 연구팀 (University of Hawaiʻi at Mānoa researchers in the Department of Oceanography's Center for Microbial Oceanography: Research and Education (C-MORE), along with collaborators at the University of California Santa Cruz)은 영양분이 극도로 부족한 하와이 인근 바다에 서식하는 규조류의 공생 미생물을 연구했습니다. 

 연구팀은 신종 규조류 2종에서 전에는 보이지 않았던 새로운 공생 시아노박테리아를 발견했습니다. 이 시아노박테리아는 다른 질소 고정 공생 미생물과 달리 엽록소가 거의 없어 형광 염색으로는 잘 보이지 않았습니다. 그보다 더 독특한 특징은 특정한 시간대에 질소 고정을 한다는 것입니다.

 이 질소 고정 미생물은 자정부터 질소 고정을 시작해 아침, 정오, 초저녁까지 지속한 후 6시간 정도 쉬었다가 다시 질소를 암모니아로 바꿨습니다. 이 독특한 패턴은 다른 공생 미생물에선 발견되지 않은 것으로 왜 그런지는 후속 연구가 필요합니다. 

 아무튼 식물성 플랑크톤 안에 공생 시아노박테리아가 공생한다는 사실 자체가 예상치 못한 부분 같습니다. 가장 작은 진핵세포 식물 안에 원핵세포 식물이 공존하는 셈이니까요. 

 참고 

https://phys.org/news/2022-02-marine-phytoplankton-species-symbiont-fertilizer.html