3만 개 효소가 플라스틱을 먹는다

스웨덴 Chalmers 대학의 새로운 연구에 따르면 미생물이 플라스틱 오염을 먹기 위해 전 세계적으로 진화하고 있다. 최근 미생물 생태학(Microbial Ecology) 저널에 발표된 이 연구는 전 세계 수백 곳의 환경 DNA 샘플을 분석했다. 

연구원들은 컴퓨터 모델링을 사용해 플라스틱 분해 가능성이 있는 미생물 효소를 검색한 다음 국가와 해양 전반에 걸친 플라스틱 폐기물 오염에 대한 공식 수치와 상호 참조했다.

Chalmers의 시스템 생물학 부교수인 Aleksej Zelezniak은 “우리 모델을 사용해 우리는 지구상의 미생물군집의 플라스틱 분해 잠재력이 환경 플라스틱 오염 측정과 강한 상관관계가 있다는 사실을 뒷받침하는 여러 증거를 찾아냈다”고 말했다.

전체 3만 개 이상의 효소 ‘상동체(Homologues)’가 일반적으로 사용되는 10가지 유형의 플라스틱을 분해할 가능성이 있는 것으로 밝혀졌다. 상동체는 유사한 특성을 공유하는 단백질 서열의 구성원이다. 

합성 섬유를 포함한 플라스틱의 대량 생산은 지난 70년 동안 연간 약 200만 톤에서 약 3억8,000만 톤으로 폭발적으로 증가했다. 이것은 환경에 존재하는 다양한 미생물이 이러한 화합물에 반응할 수 있는 충분한 진화 시간을 제공했으며, 이전 연구에서 다양한 플라스틱을 분해하는 능력을 가진 다양한 효소가 발견됐다.

연구의 제1저자인 연구원 Jan Zrimec은 “현재로서는 이러한 플라스틱 분해 효소에 대해 알려진 것이 거의 없으며, 다양한 미생물과 환경 서식지에서 이렇게 많은 효소가 발견되리라고는 예상하지 못 했다”고 말했다. 

매년 약 800만 톤의 플라스틱이 전 세계 바다로 배출된다. 플라스틱 분해의 자연적 진행은 매우 느리다. 예를 들어, PET병의 수명은 최대 수백 년이 될 수 있다. 해양과 육지에서 플라스틱 폐기물의 성장과 축적은 진정한 전 지구적 문제이며, 이 폐기물을 관리하기 위한 솔루션에 대한 필요성이 증가하고 있다. 

연구진은 이번 결과가 잠재적으로 새로운 재활용 공정을 위한 효소를 발견하고 적응시키는 데 사용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

Aleksej Zelezniak 부교수는 “다음 단계는 실험실에서 가장 유망한 효소 후보를 테스트하해 특성과 플라스틱 분해 속도를 면밀히 조사하는 것이며, 여기에서 특정 폴리머 유형에 대한 표적 분해 기능을 가진 미생물 군집을 설계할 수 있다”고 말했다.

김성준 기자 tinnews@tinnews.co.kr

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