이웃집과학자

플라스틱 사용이 환경 이슈에서 대두되고 있습니다. 플라스틱은 사용하기 편한 데다 가격이 저렴해서 여러 제품의 기초 재료로 활용됩니다. 플라스틱은 생활 수준의 향상, 위생의 확보 등에 크게 기여했죠.

하지만 플라스틱은 재료 특성상 잘 분해되지 않아 한 번 폐기되면 완전 분해되기까지 상당한 시간이 걸립니다. 폐플라스틱이 환경오염의 주범으로 떠오른 이유입니다. 플라스틱이 혼합된 폐기물을 매립하면 플라스틱은 분해되지 않고 환원되지 않은 채 잔류하며 안전한 지반형성을 방해합니다. 소각하면 염화수소, 다이옥신과 같은 유해가스가 발생하죠.

플라스틱이 바다에 버려지면 햇빛의 자외선과 염분과 다른 이온들이 들어있는 바닷물 때문에 분해됩니다. 이로 인해 소각될 때와 마찬가지로 플라스틱에서 유해물질이 나오게 됩니다.

바다에 버려진 플라스틱은 그리고 우리가 호흡을 할 때 필요한 산소에도 영향을 준다고 합니다. <Communications Biology>에 게재된 논문에 따르면 플라스틱으로 인해 바다가 오염되면 어류 뿐만 아니라 플랑크톤과 박테리아를 비롯한 미생물에도 영향을 주는데요. 이는 산소가 줄어드는 결과를 부른다고 합니다.

호주 맥쿼리대학교 분자 과학 연구원 사샤 테투(Sasha Tetu)의 연구진은 해양생물 중 프로클로로코쿠스(Prochlorococcus)에 주목하고 있습니다. 프로클로로코쿠스는 바다에 사는 박테리아인데요. 프로클로로코쿠스는 바다에서 가장 많이 분포하고 있는 광합성 박테리아라고 합니다. 

프로클로로코쿠스는 수심 200m에서도 살 수 있습니다. 먼 바다에서 남북위 40도에 있는 모든 광합성 생물의 생물량 중 약 20~40%를 차지하며 표층수에서 1ml의 물을 끌어올리면 그 속에 약 10만 마리가 들어있다고 합니다.

프로클로로코쿠스는 수가 많은 만큼 산소를 만드는 데 큰 공헌을 합니다. 프로클로로코쿠스를 모두 합치면 대기 중의 산소를 약 20%정도를 생성한다고 합니다. 한 마디로 우리가 숨을 다섯 번 쉬면 그 중 한 번은 프로클로로코쿠스가 만든 산소를 마신다고 생각하면 되죠.

그런데 플라스틱 쓰레기가 바다에 사는 프로클로로코쿠스에 치명적인 영향을 준다고 합니다. 이로 인해 프로클로로코쿠스의 수가 줄어들고 산소의 양이 줄어들 수 있다고 합니다.

테투의 연구진은 프로클로로코쿠스의 샘플을 준비했습니다. 연구진은 샘플을 두 그룹으로 나누었습니다. 연구진은 플라스틱에서 침출된 화학물질인 PVC와 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 희석액을 각각 두 균주 그룹에 노출시켰죠.

PVC는 우리 생활에서 가장 널리 사용되는 플라스틱으로 장난감, 축구공, 파이프, 건축자재 등으로 사용됩니다. HDPE는 열안정성과 투과성이 떨어지기 때문에 우유 포장 등의 강직포장 재료로 사용되고 있죠.

두 물질을 노출시킨 결과 프로클로로코쿠스는 둘 다 치명적인 결과를 보였다고 합니다. 두 그룹의 프로클로로코쿠스는 화학물질 때문에 성장이 더뎠으며 개체 수가 줄어들었다고 합니다. 개체 수 뿐만 아니라 프로클로로코쿠스의 광합성 밀도도 감소했습니다.

프로클로로코쿠스의 유전자에도 영향을 미쳤다고 합니다. 프로클로로코쿠스를 포함한 모든 생물들은 유전자를 단백질로 변환하기 위해 필요한 '전사' 과정의 유전자를 갖습니다. 그런데 플라스틱 화학물질을 노출시킨 결과 프로클로로코쿠스의 전사 유전자가 제대로 작동하지 못했다고 합니다. 

테투 박사는 "플라스틱 오염은 바닷새와 거북이와 같은 생물에 미치는 알려진 영향을 넘어 광범위한 생태계에 영향을 미칠 수 있다"고 말합니다. 테투는 "우리가 해양 환경에서 플라스틱 오염이 모두에게 미치는 영향을 이해하고 이를 완화하는 방법을 찾으려면 광합성 미생물을 포함한 주요 미생물 그룹에 미치는 영향을 고려해야 한다"고 덧붙였습니다.

##참고자료##

• 에드 용 <내 속엔 미생물이 너무 많아> 
• 에드워드 윌슨 <지구의 절반 : 생명의 터전을 지키기 위한 제안> 
  
• 윤성탁 <환경생태학> 
  
• 이병학, 현인환, 윤용수, 독고석, 이병찬 <환경공학개론> 
  
• 이덕환 <이덕환의 과학세상> 
  
• Tetu, Sasha G., et al. "Plastic leachates impair growth and oxygen production in Prochlorococcus, the ocean’s most abundant photosynthetic bacteria." Communications biology 2.1 (2019): 184.