현대산업의 급속한 발전으로 에너지 또는 유용 광물자원의 고갈, 오염문제와 식량문제는 전지구적 차원에서 매우 심각해지고 있다. 지구표면의 대부분을 차지하고 있는 해양에는 풍부하고 다양한 생물자원과 광물자원이 아직도 대부분이 미개발 상태로 남아있다. 현재 전지구적 차원의 문제점을 해결하기 위해서 해양에 관한 연구개발은 세계 각국에서 활발하게 수행되고 있으며 최대의 관심사가 아닐 수 없다. 이와 같은 세계의 조류 속에서 일본 해양 생물공학 연구분야의 최근 움직임은 심상치가 않다. 따라서 일본의 최신 동향을 살펴보기 위해 본고에서는 일본 해양 생물공학 연구소와 해양과학기술센터에 관한 자료를 소개하고 우리의 대처방안에 대한 소견을 밝히고자 한다.
해양 생물공학은 잔존하는 기술적인, 산업적인 디딤돌 중에 가장 큰 분야라는 인식하에 선진국에서는 이미 그 생태계 대상을 육지로부터 해양으로 돌려 많은 연구결과가 축적되어 있고 좋은 결실 또한 얻고있다. 따라서 본 총설에서는 1989년 9월 3일 부터 6일 까지 일본에서 개최한 제1회 국제 해양 생물공학학회에서 소개된 연구내용을 중심으로 하여 초근의 동향을 간략하게 기술하고자 한다.
해양에서 박테리아는 식물플랑크톤이 만들어낸 유기물질을 이용하여 성장하고 이 박테리아는 편모가 달린 원생동물에 잡아 먹힌다. 또 이 원생동물은 더 큰 섬모충류에게 먹히고 섬모충류는 플랑크톤의 먹이가 된다. 이러한 해양미생물체계에 환경변화가 있으면 생태학적 교란이 발생하여 바다의 오염 등 환경을 악화시킨다.
중금속(구리와 카드뮴)이 해양의 표층수와 1m 깊이에서 채취된 미생물군집에 미치는 영향에 관하여 연구되었다. colony 형 성균수와 $^{14}C-glucose$ uptake rate가 배양시간에 따라 각각 측정되었다. 해양에서 채취된 두개의 미생물군집은 서로 상이한 생리적 반응을 나타내었다. 이 결과로서 해양생대체에 토착적인 bacterioneuston population의 존재 가능함을 추정할 수 있다.
방선균은 생리활성물질의 탐색원으로서 많은 주목을 받고 있는 미생물이지만 현재까지 이용되어온 균주의 대부분은 육상의 토양에서 분리된 것들이고, 해양의 방선균에 관하여서는 아직까지 거의 연구되지 않은 분야이다. 미생물의 서식지로서 해양의 환경조건은 육상과 현저히 다르기 때문에 해양에 있어서 방선균의 microflora는 육상과는 상당히 다를 것으로 생각되어지며, 또한 연안해역에 존재하는 방선균 중에는 육상에서 유입된 담수 등으로 인하여 육상의 토양으로부터 유래된 방선균도 많은 것으로 알려지고 있다. (중략)
바다는 지구 표면의 70% 이상을 차지하고 있으며, 그 자체가 대부분 탐사되지 않은 미지와 기회의 공간으로 제시되고 있다. 특히, 우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸인 반도로 해양 연구의 중요성이 강조되고 있다. 매우 복잡하고 다양한 환경을 가지고 있는 해양은 막대한 생물학적 다양성을 보이고 있으며 미생물학적 측면에서도 해양 환경은 다양하고 극단적인 온도, 압력, 일사량, 염분, pH 등을 가지고 있어 생태학적으로 특이한 서식처를 제공한다. 이로 인해 육상과는 달리 계통분류학적으로 매우 다르며, 다양한 미생물들이 서식하나 그 다양성, 분리, 배양 그리고 이들이 생산해 내는 2차 대사산물 등에 대한 연구는 아직도 미진한 상황이다. 1990년대까지도 거의 연구되지 않던 해양 환경 자생 미생물의 생리활성물질에 대한 연구는 2000년대 들어 해양 방선균이 생산해 내는 천연물에 대한 연구가 가속화 되기 시작했다. 이후, 박테리아, 고세균, 조류 등을 활용한 항균제, 항암제, 항산화제, 항염증제 등과 같은 의약품 개발 분야 뿐만 아니라 및 바이오 플라스틱 생산, 바이오 연료 생산, 이산화탄소 포집, 생균제 발굴 및 개발 등의 다양한 산업분야에서 해양 미생물을 활용한 연구가 가속화 되고 있는 실정이다. 본 총설에서는 해양미생물을 활용한 생명과학 및 생명공학 기술 분야의 연구 성과 및 최신 동향을 소개하고자 한다. 이를 통해 독자들이 의약소재 개발 외 제반 천연물 관련 분야의 기반 및 응용 연구의 중요성을 인식하고 미래 해양 유래 소재를 이용한 바이오 연구 개발의 최적화 및 실용화 연구에 적극 도움이 되길 기대한다.
울릉도 연안의 심해(1500 m)에 서식하는 미생물의 다양성을 조사하였다. Ultramembrane filter를 사용하여 해양미생물을 여과한 다음 미생물군집 DNA를 정제하여 16S rDNA를 증폭하였다. Pyrosequencing 방법으로 염기서열을 분석한 결과 총 13,029 reads를 얻었으며, 이중에 54.1%가 uncultured bacteria, 23.4%가 alphaproteobacteria, 22.3%가 gammaproteobacteria이었고 flavobacteria, actinobacteria, epsilonproteobacteria 등이 0.2%이내에서 분포하고 있었다. 울릉도 지역의 해양심층수에서 배양이 가능한 것으로 알려진 미생물로서는 alphaproteobacteria의 Rhodobacteraceae과 (family), gammaproteobacteria의 Alteromonadaceae, Halomonadaceae, Piscirickettsiaceae과가 주로 분포하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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