​플라스틱을 먹는 균류: 야생버섯의 신비(179)

플라스틱을 먹는 균류: 야생버섯의 신비(179)

과학자들이 플라스틱을 먹고 사는 균류를 발견하였다
파키스탄의 연구원들이이나 다른 연구원들이 플라스틱을 먹는 균류를 발견했는데, 이러한 발견은 우리 환경의 미래에 매우 뜻 깊은 일이다. 
 

사진1: 쓰레기 매립지     사진출처: Pixabay.com

 독성 플라스틱이 매립지에서 완전히 분해되는 데 최대 천년이 걸린다. 65년 전 플라스틱을 생산하기 시작한 이래로 우리가 83억 톤을 생산했다는 점을 고려할 때 이것은 매우 나쁜 소식이다. 이 가운데 70%는 현재 폐기물 흐름(waste streams 폐기물 흐름이란 가정이든 산업체든 그 폐기물 발생근원으로부터 폐기 또는 재활용 등 최종 처분하기까지의 전체적 흐름이라는 폐기물 수명주기를 말한다.) 가운데 있으며 대부분은 매립지로 보내고 있다. 운동화, 기저귀, 주방 스폰지 및 발포 단열재와 같은 품목에 사용하기 위해 해마다 수백만 톤의 플라스틱을 생산하지만 재활용하기가 너무 어려워 대부분 매립지로 보내는 것이다.

지난 반세기 넘게 생산해 온 83억 톤이나 되는 플라스틱 대부분은 전 세계 육지와 바다, 또는 매립지를 오염시키는 것으로 끝나게 되었다. 과학자들은 그것이 "거의 영구적인 자연 환경의 오염"이어서 우리의 생명은 물론 지구 자체를 위협한다고 말한다.
 

​사진 2: 플라스틱을 사용하지 말자는 영국 런던 시내의 1인 시위. 2019년 7월 런던 시내에서 촬영한 사진

플라스틱이 문제다.

플라스틱이 우리의 생명은 물론 지구 자체를 위협한다는 것을 좀 더 구체적으로 살펴보자. 우리의 일상 환경 어디에나 널려있는 플라스틱 봉지나 병들은 그나마 눈에 띄는 플라스틱 공해의 모습이다. 더 더욱 큰 문제는 우리 눈에 띄지 않는 미세플라스틱이다. 플라스틱 입자가 더 잘게 쪼개져서 만든 미세플라스틱 입자는 생태계 환경뿐만 아니라 인간의 건강문제로 대두되고 있다. 이 미세플라스틱 입자는 심지어 화장품이나 접착제 클리너에 인공적으로 넣기도 한다. 이 미세플라스틱 입자는 공기 중에 날아다니거나 토양 속으로, 하천으로, 호수로, 바다로 들어가 수면위에 떠다니거나 앙금으로 갈아 앉는다. 이를 흡수한 물고기가 우리 밥상에 올라 인간의 입으로 들어간다. 입으로 들어간 미세플라스틱 입자나 공기 중에 날아다니는 입자를 들여 마시면 심장병, 호흡기병, 폐암의 원인이 된다. 특히 물속의 미세플라스틱 입자는 항생제에 내성이 있는 병원균을 옮기는 장본인이기도 하다.

플라스틱은 인간이 합성하기 전에는 존재하지 않았다는 것을 의미하는 생체이물적(生體異物的 xenobiotic) 특성 때문에 유기적으로 분해하는 것이 거의 불가능하다. 그래서 UC Santa Barbara의 산업 생태학자 Roland Geyer 박사 는 "우리는 빠르게 ‘플라스틱 지구행성’('Planet Plastic')을 향하여 달려가고 있으며 그런 세상에서 살고 싶지 않다면 일부 재료, 특히 플라스틱을 어떻게 사용해야할 지 그 방법을 재고해야만 합니다"라고 BBC News에 말하였다,
 
균류가 플라스틱 문제에 대한 해답?

이러한 불가피한 싸움을 싸우기 위해 과학자 그룹은 자연가운데 있을 법하지 않은 동맹군, 즉 플라스틱을 삼키는 토양 균류를 찾아내었다.
 

사진3: 플라스틱을 먹는 균류 아스페르길루스 튜빙겐시스      사진출처: Bioimágenes

올해 환경오염 저널에 게재된 "Aspergillus tubingensis에 의한 폴리에스터 폴리우레탄의 생분해"라는 제목의 연구논문을 보면 세계병농임업(倂農林業)센터(World Agroforestry Center)의 수석 저자인 Sehroon Khan과 그의 팀은 파키스탄 이슬라마바드에 있는 쓰레기장을 샘플로 사용하였다. 칸은 그의 진술 가운데 "다른 유기체가 죽은 식물이나 동물을 먹는 것과 똑같은 방식으로 혹시 플라스틱을 먹고 있는 것이 있는지 확인하기를 원했다"고 하였다. 연구원들은 실험실에서 폴리우레탄의 핵심 화학 성분을 균류에게 먹여 보았다. 그랬더니 균류가 탄소, 질소 및 에너지의 유일한 공급원으로 이러한 화합물을 사용할 수 있음을 발견하였다. 이렇게 플라스틱 쓰레기장에서 발견한 균류는 폴리우레탄(polyurethane)을 공격하는 것으로 알려진 첫 번째 균류였다.

그들이 발견한 균류는 토양 안에 서식하는 Aspergillus tubingensis라는 토양 균류로 플라스틱 자체를 서식지로 삼는 기능을 가지고 있다. 그런 다음 중합체(重合體 polymer)에서 볼 수 있는 화학 결합을 파괴하는 효소를 분비한다.

플라스틱은 폴리에틸렌, 폴리스티렌 및 폴리프로필렌과 같은 형태로 나타나는 폴리머(polymer)라고 하는 유사한 분자 사슬로 구성된다. 그것들은 일반적으로 탄소와 수소, 때로는 산소, 질소, 황, 염소, 불소, 인 또는 규소로 구성된다.

Aspergillus tubingensis는 균사체의 강도를 사용하여 플라스틱을 분해하는 데 도움이 되는 폴리에스터 폴리우레탄 분해 균류이다. 그리 오래 걸리지도 않는다. 과학자들은 플라스틱 샘플을 뚜렷이 분해하는 데 몇 주 밖에 걸리지 않는다는 사실을 알아냈다.

이러한 발견의 가장 뚜렷한 용도는 전 세계의 쓰레기 더미로부터 시작된다. 연구원들은 일단 균류가 번성할 수 있는 최적의 조건(온도 및 pH 수준)을 파악하고 나면 이 플라스틱을 먹는 균류를 배치하고 싶은 첫째 장소가 폐기물 처리 공장일 것이라고 말한다.

균류는 참으로 놀라운 존재다. 놀랍게도 균류는 생육에 필요한 탄소를 얻기 위하여 유기 화합물을 활용하는 종속영양생물(從屬榮養生物 heterotroph)이다. 주변 환경에서 그 어떤 유기화합물도 에너지와 영양소로 활용할 수 있는 능력을 가지고 있다. 그렇다면 플라스틱도 활용할 수 있을 것이다. 그래서 이미 일찍이 2011년 예일대학교 학생이 에콰도르에서 Pestalotiopsis microspora 라는 균류가 질기고 화학약품에도 잘 견디는 특성을 가진 폴리우레탄 플라스틱을 분해하여 소화할 수 있는 능력을 가지고 있다는 것을 발견하였다. 더욱 놀라운 것은 혐기성 상황에서도 번창할 수 있는 능력을 가지고 있다는 점이다. 그래서 쓰레기 매립지 깊숙한 곳에 묻혀있는 플라스틱도 분해 소화할 수 있다고 한다.

그뿐만 아니라 독일 Utrecht대학교 연구진도 어디에나 있는 흔한 느타리버섯(Pleurotus ostreatus)과 치마버섯(Schizophyllum commune)이 그 배양과정에서 작은 플라스틱 조각을 완전히 분해하는 것을 발견하였다.

허지만 어마어마하게 많은 양의 폐플라스틱을 처리하는 데 사용할 수 있으려면 아직 해야 할 일이 많이 남아 있다. 플라스틱을 먹는 균류를 대규모로 사용하기까지는 앞으로 10년이 걸릴 수도 있기 때문에 그 동안 재활용하기 어려운 플라스틱 사용을 줄이고 환경에서 플라스틱 양을 줄이는 것이 매우 중요하다.
 

사진4: 왁스 웜wax worms 출처: Rasbak/Wikipedia 명나방(wax moth)의 애벌레(교학사 신영한대사전)

플라스틱을 먹는 벌레도 있다

이 기적의 균류는 플라스틱에 대한 식욕을 나타내는 자연계의 첫 번째 멤버는 아니다. 올해 초 스페인 칸타브리아 생물의학 및 생명공학 연구소의 페데리카 베르토키니(Federica Bertocchini) 박사는 자신이 연구하던 명나방(wax moth)의 애벌레(wax worm)가 갇혀있던 비닐봉지를 파먹는다는 것을 우연히 발견하였던 것이다. 보통 물고기를 잡을 때 미끼로 사용하는 이 벌레들을 더 많은 비닐봉지에 노출시켰더니 40분 만에 플라스틱 재료를 먹어도 아주 능률적으로 파먹었다. 12시간 뒤에 플라스틱 봉지 무게가 12밀리그램(0.0004온스)으로 줄어들었다고 한다.

폐플라스틱을 먹는 균류와 벌레를 발견한 것은 앞으로 지구 환경정화에 크게 기여할 것이다. 이들에 대한 연구와 함께 우리 인간이 우선 할 수 있는 일은 플라스틱 사용을 줄이는 방법 밖에 없다.   @

자료출처:

* Danielle De La Bastide, Scientists Have Found A Fungus That Feasts On Plastic, INTERESTING ENGINEERING, Sep 18, 2017
https://interestingengineering.com/scientists-have-found-a-fungus-that-feasts-on-plastic

* Britt A Bunyard, Plastic is the Problem, Fungi Could Be the Answer, Fungi, Vol. 14:4, Fall 2021, pp.56-60.

* Damian Carrington, Environment editor, Scientists find bug that feasts on toxic plastic, The Guardian, March 27, 2020
https://www.theguardian.com/environment/2020/mar/27/scientists-find-bug-that-feasts-on-toxic-plastic
 
참고, 비교: KBS 스페셜, 플라스틱 대한민국: 불타는 쓰레기 산. 대한민국에 인간이 만든 235개의 산이 있다. (YouTube)