지하 토양 미생물 CSP1-3, 지하수 오염 정화 능력 발견

지하 토양 미생물은 지구 생태계 유지에 핵심적인 역할을 한다. 특히 깊은 지층에 서식하는 미생물들은 물과 영양분의 순환을 조절하고, 오염된 지하수를 정화하는 자연 정수 시스템을 구성한다. 그러나 깊은 토양층은 연구가 거의 이뤄지지 않은 영역이었다. 최근 미시간주립대학교 연구팀은 지하 200미터에 이르는 깊은 토양에서 새로운 지하 토양 미생물 문(門) ‘CSP1-3’을 발견했다. 이들은 지하수 정화에 중요한 역할을 하며, 환경 복원 기술 개발에 기여할 가능성을 보여주고 있다. 연구 결과는 《미국 국립과학원 회보(PNAS)》에 게재됐다.

깊은 토양에서 발견된 새로운 지하 토양 미생물

연구팀은 미국 아이오와주와 중국의 깊은 토양 샘플을 분석해 CSP1-3을 확인했다. 두 지역 모두에서 발견된 점은 이 지하 토양 미생물이 특정 지역에만 국한되지 않고 광범위하게 분포할 가능성을 시사한다. DNA 분석 결과, CSP1-3의 조상은 수백만 년 전 온천과 담수 환경에서 서식했으며, 이후 표토를 거쳐 지하 깊은 토양에 정착한 것으로 나타났다.

특히 CSP1-3은 샘플 내 미생물 군집의 절반 이상을 차지할 만큼 높은 비율로 존재하고 있었다. 이는 이 지하 토양 미생물이 단순한 생존을 넘어, 깊은 지층 생태계에서 중요한 대사 기능을 수행하고 있음을 보여준다. 연구팀은 CSP1-3이 극한 환경에서도 느리지만 지속적으로 성장하고, 활발히 대사 활동을 이어간다는 사실을 확인했다.

지하 토양 미생물이 만드는 자연 정수 시스템

지하 토양 미생물은 자연 정수 과정의 핵심 주체다. 빗물은 표면 토양을 빠르게 통과하지만, 깊은 토양층에서는 수십 년에 걸쳐 천천히 이동하며 물리적, 화학적, 생물학적 정화를 거친다. CSP1-3은 이 과정에서 탄소와 질소를 소비해 잔여 오염물질을 제거하는 데 관여한다. 티지 교수는 “CSP1-3은 표면층을 통과한 오염 성분의 최종 제거 단계에서 중요한 역할을 한다”고 설명했다.

현재 연구팀은 CSP1-3을 실험실에서 배양하기 위해 다양한 조건을 실험하고 있다. 조상들이 살았던 고온 환경을 참고해 배양 환경을 조정하고 있지만, 깊은 토양층의 자연 조건을 그대로 재현하는 데는 한계가 있다. 생화학적 특성은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, CSP1-3이 오염물질 분해에 직접 관여할 수 있음이 확인되면, 향후 환경 복원 기술 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

지하 토양 미생물 연구는 지구 생태계 유지뿐 아니라, 미래 지하수 오염 문제 해결에도 중요한 열쇠가 될 전망이다. 이번 발견은 깊은 토양층 미생물 군집의 다양성과 기능을 밝히는 데 중요한 자료를 제공하며, 지하수 정화 과정을 과학적으로 이해하는 기반을 마련했다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr

더 많은 정보: 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

자료: Proceedings of the National Academy of Sciences