2022.07.01 (금)

  • 구름조금동두천 27.7℃
  • 맑음강릉 33.5℃
  • 맑음서울 29.7℃
  • 맑음대전 31.3℃
  • 구름조금대구 32.4℃
  • 맑음울산 29.2℃
  • 맑음광주 30.3℃
  • 맑음부산 28.3℃
  • 맑음고창 31.2℃
  • 맑음제주 27.8℃
  • 구름조금강화 25.7℃
  • 맑음보은 28.9℃
  • 맑음금산 29.5℃
  • 맑음강진군 28.5℃
  • 맑음경주시 32.2℃
  • 맑음거제 27.3℃
기상청 제공

빛의 종류에 따라 성장속도가 달라지는 ‘광합성 세균’

광합성세균을 단용으로 사용하는 것보다
바실러스균이나 효모균과 함께 혼합하여 사용하는 것이 효과적

뜨거운 감자가 된 ‘탄소’

요즘 탄소에 대한 관심이 부쩍 늘었다. 탄소는 모든 생명체의 중요한 구성성분이고 에너지의 원천이기도 하다. 탄소가 어떤 형태로 되어 있는지에 따라 가치도 달라지는데 포도당은 탄소가 6개로 구성된 에너지원이고 흑연이나 다이아몬드나 똑같이 탄소로 이루어져 있지만 구조에 차이가 나서 가치는 천차만별이 되기도 하는 것은 이제 너무나도 당연한 지식으로 알려져 있다. 그런데 탄소가 이산화탄소로 지구의 지표면을 데워주고 급기야는 온실효과라는 환경문제로 대두되어 탄소 배출을 줄이는 문제가 국제적인 이슈로 등장이 되었고 우리나라는 2050년까지 탄소 배출 제로를 선언하기에 이르렀다.

 

 

식물은 포도당을 자체적으로

해결하는 능력 가지고 있어 ‘독립영양생물’

이산화탄소는 식물의 광합성 작용에 반드시 필요한 원료로서 식물이 생존을 위해 필수적인 성분이다. 식물의 잎에 있는 엽록소라는 색소에서 물, 이산화탄소 그리고 빛 이렇게 3가지를 원료로 포도당을 만드는 과정을 식물 광합성이라고 한다. 우리 사람은 포도당을 얻기 위하여 주식인 밥을 먹는 것이고 미생물을 배양할 때에도 포도당은 가장 많이 넣어주는 배지 성분중의 하나이다. 이렇게 사람이나 동물이나 미생물은 성장하는데 있어서 포도당이 공급은 필수적이다. 그런데 식물은 포도당을 자체적으로 해결하는 능력을 가지고 있다. 그래서 식물을 독립영양생물이라 하고 우리 사람과 같이 외부에서 포도당이 공급되어야만 살아갈 수 있는 생물을 종속영양생물이라 하는 것이다. 가장 중요한 포도당을 외부에 의존하지 않고 체내에서 스스로 만들어 낼 수 있기 때문에 식물은 물만 주고 햇빛만 쪼여주어도 살아가는데 아무런 지장이 없다. 깊은 산속에 자라나고 있는 상수리나무나 밤나무를 보아도 그 깊은 산중에 누가 와서 비료를 뿌려주지는 않았겠지만 꿋꿋하게 잘 자라고 열매를 맺는 걸 보면 다 광합성을 할 수 있는 능력 때문이다.

 

미생물 중에도 광합성을 할 수 있는 녀석들이 있다. 요 녀석들에게는 외부에서 빛을 쪼여만 줘도 잘 자라는 세균이다. 그래서 실험실에서 광합성세균을 배양할 때는 빛을 공급해주면서 배양을 한다. 똑같은 광합성이지만 식물 잎에서 일어나는 광합성과는 다르다. 식물의 광합성은 잎에 있는 엽록소에 빛이 들어가면 물과 이산화탄소가 포도당으로 만들어지는 반면에 광합성세균은 포도당이 만들어지지 않고 에너지가 만들어진다. 미생물의 에너지는 ATP라고 하는데 자동차의 휘발유와 같은 것이다. 광합성 세균은 광합성 작용을 통해 만들어진 ATP를 가지고 에너지원으로 사용한다. 광합성 세균은 외부 환경에 상당히 민감하다.

 

요즘 실험실에서 광합성 세균 배양 연구를 많이 하고 있는데 어떤 녀석은 빛이 오는 방향으로 벽에 딱 달라붙어서 자라는가 하면 그렇지 않은 녀석들도 있다. 광합성 세균도 종류가 많은데 대표적으로 로도슈도모나스(Rhodopseudomonas spp.), 로도박터(Rhodobacter spp.)등이 있다. 광합성 세균을 배양하는 일은 여간 까다로운 게 아니다. 일반적으로 바실러스(Bacillus spp.)나 효모(yeast)와 같은 미생물들은 배지 조건과 온도만 적당하게 맞춰주면 배양하는데 어려움이 없는데 반하여 광합성 세균은 다루기가 쉽지는 않은 미생물이다. 말 그대로 광합성 세균이니까 잘 자라게 하기 위해서는 일단 빛을 공급해주어야 하는데 빛이 어떤 종류냐에 따라 이 녀석들의 성장 정도가 결정된다.

 

광합성 세균마다 각자가 좋아하는 빛의 종류가 있어

빛은 우리가 생각하는 단순한 것이 아니라 파장이 어느 정도인가에 따라 빛의 종류가 결정이 된다. 좀 더 쉽게 말하면 빛도 햇빛이 있고 전구에도 백열등, 형광등 그리고 요즘에는 LED전구가 있어 거기에서 나오는 빛이 다르다는 이야기이다. 광합성 세균마다 각자가 좋아하는 빛의 종류가 있어 어떤 전구를 사용할지 선택하는 것도 중요한 요건이다. 우리 실험실에서는 광합성 세균을 배양할 때 백열등을 사용하는데 백열등은 열이 많이 나와서 인큐베이터나 배양실의 온도를 올리는데 한 몫을 한다. 그러므로 백열등을 사용할 때에는 환기를 잘 해주어 적정 온도를 유지할 수 있게 해주어야 한다. 온도는 미생물 배양에 있어서 중요한 조건중 하나인데 온도가 45℃ 이상 올라가면 빨갛게 자라야 할 광합성 미생물들이 검은색으로 변하게 되는 것을 관찰할 수 있는데 고온으로 미생물이 죽어서 발생한 현상이다. 그렇다고 열이 발생 안 되는 형광등으로 교체를 하면 또 배양이 잘 안 되는 문제들이 생긴다.

 

광합성 세균을 잘 배양하려면 그 세균이 좋아하는 빛을 쪼여 주어야 한다. 또 광합성 미생물중에 Cyanobacteria(시아노박테리아)라는 미생물이 있는데 시아노박테리아는 우리가 지금까지 이야기 해왔던 광합성 세균하고는 다소 차이가 있다. 시아노박테리아의 광합성은 식물의 광합성과 유사하기 때문이다. 그리고 광합성 세균은 빨간색으로 자라는데 실험실에서 빛을 공급하지 않은 상태에서 배양하면 자라기는 하는데 빨간색을 띄지 않는 것을 관찰할 수 있다. 빛을 쪼여주어야만 클로로필(Chloropyll)이나 카로티노이드(Carotenoid)와 같은 광합성 색소가 활성화되기 때문이다.

 

실험 포장에서 광합성균과 바실러스균에 대한 고추 시험을 진행하였다. 혼합균과 단일균 그리고 미생물을 처리하지 않았을 때의 고추 수확량과 탄저병 발생 양상을 관찰하고자 진행한 시험이었다. 고추는 마니따 품종이었고 3월30일에 포장을 조성하고 혼합미생물과 단일미생물 등 미생물 배양액 4리터를 1a(300평)에 8-10일 간격으로 4회 처리를 하였다. 실험결과는 복합균 처리구에서 무처리 대비 수확량이 약 4% 증가가 된 반면에 단일균을 처리한 시험구에서는 오히려 수확량이 감소되는 결과를 얻었다. 탄저병 발생 양상 또한 복합균을 처리한 포장에서 발생비율이 가장 적었던 것을 보면서 광합성세균을 단용으로 사용하는 것보다는 바실러스균이나 효모균과 함께 혼합하여 사용하는 것이 효과가 있다는 것을 확인해 주는 시험이었다.

 





포토뉴스




배너



기술/제품

더보기