(This image shows the Earth’s Critical Zone, which extends from the tops of trees down through the soil to depths up to 700 feet and depicts the microbes which live throughout this zone. This zone supports most life on the planet as it regulates essential processes like soil formation, water cycling and nutrient cycling, which are vital for food production, water quality and ecosystem health. Credit: Michigan State University)
우리 눈에는 보이지 않지만, 토양에는 수많은 미생물들이 존재합니다. 이 미생물들은 식물과 함께 중요한 토양 생태계를 구성해 물질을 분해하고 순환시킵니다. 따라서 미생물은 토양 표면에 가장 많고 깊이 파고들수록 그 숫자가 줄어들 수밖에 없습니다.
그러나 과학자들은 의외로 깊은 토양 샘플에서도 미생물의 존재를 계속해서 찾아냈습니다. 그리고 이들이 생각보다 더 중요한 역할을 하고 있다는 사실을 알아냈습니다. 미시간 주립 대학의 제임스 티에제 (James Tiedje, an expert in microbiology at Michigan State University)가 이끄는 연구팀은 중국과 미국 아이오와의 토양 21m에서 210m 사이의 크리티컬 존 (Critical Zone)에 있는 토양 미생물을 조사했습니다.
크리티컬 존은 나무 뿌리가 도달하지 않는 깊은 곳이지만, 토양에 흡수된 물과 유기물들이 내려오는 중요한 공간으로 여기 있는 미생물은 사실 지구에서 가장 큰 필터라고 할 수 있습니다. 여러 가지 유기물과 오염 물질이 이곳에 사는 미생물에 의해 더 단순한 물질로 분해되면서 깨끗한 물만 지하수로 흘러들어가기 때문입니다. 만약 이들이 없다면 지하수부터 오염되기 시작해서 지구 생태계가 심각한 오염에 시달리게 될 것입니다.
연구팀은 중국과 미국의 크리티컬 존에서 물질 분해를 담당하는 중요한 미생물군인 CSP1-3를 발견했습니다. DNA 분석 결과에 따르면 CSP1-3의 조상은 아주 오래전 뜨거운 온천이나 담수에 살았던 미생물이었습니다. 이들이 자연스럽게 물의 흐름에 따라 깊은 토양으로 이동했고 이곳의 환경에 적응해 매우 적은 양의 유기물과 다른 물질을 분해하는 생물학적 필터로 진화한 것으로 보입니다.
CSP1-3는 조사한 일부 샘플에서 50% 이상을 차지할 정도로 흔한 크리티컬 존 미생물이지만, 지금까지 거의 연구가 되어 있지 않았습니다. 앞으로 연구를 통해 생태계에서 이들의 역할과 현재 진행 중인 환경 오염이 이들에게 미치는 영향을 이해해는 일이 중요할 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2025-04-scientists-microbes-earth-deep-soil.html
Wenlu Feng et al, Diversification, niche adaptation, and evolution of a candidate phylum thriving in the deep Critical Zone, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2424463122
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