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극도로 어두운 환경에서 광합성을 하는 미세 조류

 




(MOSAiC Ocean City during Leg 3. Credit: Alfred-Wegener-Institut / Saga Svavarsdottir (CC-BY 4.0))




(Janin Schaffer (right) lowering the CTD-rosette with 12 big waterbottles into the ocean. Credit: Alfred-Wegener-Institut / Michael Gutsche (CC-BY 4.0))

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광합성에 필요한 최소한의 빛은 어느 정도일까? 과학자들은 오래전부터 이 질문에 대한 답을 찾기 위해 연구해 왔습니다. 하지만 자연계에 실제 관측한 값이 광합성의 이론적 에너지 하한선보다 높아 우리가 모르는 어떤 다른 요인이 있는 것이 아닌지 의심하는 과학자도 있었습니다.

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독일 알프레드 베게너 연구소의 클라라 호페 박사 (Dr. Clara Hoppe from the Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI))가 이끄는 국제 연구팀은 북극의 어둡고 추운 곳에서 살고 있는 미생물에서 이 질문에 대한 답을 찾아냈습니다.

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연구팀은 2019년부터 독일의 극지 연구선인 폴라스턴 (Polarstern)에 탑승해 북위 88도의 북극해 환경을 연구했습니다. 연구팀은 이곳에서 MOSAiC 연구 프로젝트를 진행하면서 북극해의 차가운 얼음 아래 사는 미세조류 (microalgae)를 조사했습니다.

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북극은 6개월 동안 해가지지 않는 낮과 6개월 간 해가 뜨지 않는 밤이 지속됩니다. 연구팀은 이곳에서 놀랍게도 극도로 적은 빛에서도 광합성을 하는 미세조류를 확인했습니다. 이 미세조류는 아직 어두운 밤이 다 끝나기도 전에 얼음을 뚫고 들어온 몇 안되는 광자를 이용해 광합성을 했습니다. 그 빛은 화창한 날 지구 표면에 들어오는 빛의 10만 분의 1에 불과했습니다.

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이를 토대로 연구팀은 생각보다 빛이 적은 깊은 바다에서도 광합성이 이뤄지고 있을 가능성을 제기했습니다. 물론 그 양은 얼마되지 않겠지만, 깊은 바다는 매우 넓기 때문에 지구 전체로 보면 적은 양이 아닐 가능성이 높습니다.

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그리고 이 발견을 토대로 생각하면 생각보다 빛이 약한 장소, 예를 들어 차가운 외계 행성에서도 사실 광합성이 가능할지도 모릅니다. 여러 모로 여러가지 상상력을 자극하는 발견이 아닐 수 없습니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-09-arctic-microalgae-photosynthesis-darkness.html

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Clara J.M. Hoppe, Photosynthetic light requirement near the theoretical minimum detected in Arctic microalgae, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51636-8

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