금속과 전기를 먹는 미생물이 있다?

이번 시간에 포스팅 할 내용은 미생물에 관한 것입니다.

BBC Science Korea 12월호에서 쉬와넬라(Shewanella)와 지오박터(Geobacter)에 대한 짤막한 기사를 읽기 전 까지는 미생물이 금속을 먹는 애들이 있다는 것을 짐작만 하였지, 그렇게 잘 알지는 못했습니다. 

사실 조사를 조금 하기는 했지만, 저 역시 미생물학이 전공이 아니기 때문에 그렇게 까지 자세하게 알지는 못하지만, 그래도 토막상식으로 이런 것도 있다는 취지에서 이런 미생물에 대한 포스팅을 하고자 합니다.

우선 대다수의 생물들은 영양분을 섭취해서 신진대사를 하는 것이 일반적인데, 여기서 소개하는 쉬와넬라(Shewanella)와 지오박터(Geobacter)는 영양분이 전혀 없는 지하 깊숙한 광산이나 심해와 같은 장소에서 서식한다고 합니다. 예네들은 직접 금속 표면에 붙거나, 나노 와이어(Nano wire)를 붙이는 식으로 직접적으로 금속에서 부터 전자를 섭취해서 살아간다고 합니다. 아니면 직접 금속에 붙을 수 없는 상황이면, 플리빈과 같이 전자를 옮길 수 있는 분자를 매게체로 해서 간접적으로 전자를 흡수해서 살아 간다고 합니다.

전자를 흡수해서 무슨 기계도 아니고 어떻게 살아가느냐? 라고 의문이 드실 건데요. 일단 조금은 조사를 해보니까, 아래 그림과 같이, 전자의 흡수가 미생물 내의 물질대사(Metabolism)에 관여를 한다고 합니다.

위 그림에서는 아세테이트(Acetate)라고 해서 일종의 영양물질 중에 하나인데, 미생물 내에서 어떻게 전자를 가지고서 생체물질을 만들어 내는지를 보여주는 한가지 예 입니다. 위 그림에서는 3개의 단계에 걸쳐서 물질을 합성하는데 전자가 들어가며, 이 전자들은 금속에서 가져 온다고 합니다.

그럼 여기서 금속에 전자를 주는 미생물은 없느냐고 하는데, 좌측의 그림과 같이 MBB라고 해서 Metal-reduction Bacteria라고 있습니다. 그림과 같이 금속을 환원하는 미생물들은 먼저 자기들이 생성해낸 전자를 음극(Anode)라고 하는 곳으로 보내거나, 아니면 +전하를 띄고 있는 산화된 금속에다가 전자를 전해 주어서 환원하는 과정을 거치게 됩니다.

이러한 미생물들은 전류를 발생시키는 생산자(Producer)라고도 하는데, 비교적 최근의 연구인 2013~2014년도에 발견이 되었다고 합니다.

2016년의 연구논문에 의하면 아직까지는 가장 많이 연구가 된 것이 금속을 산화시켜서, 자기가 필요한 생체물질을 합성하는 박테리아 들인데, 예네들을 이용해서 유기물인 폐기물들...... 예를 들면 음식물 쓰레기와 같은 것을 이용해서 영양물질을 공급하고, 다음에는 금속판을 통해서 전기를 공급하면 예네들을 가지고서 음식물 쓰레기로 부터 쓸만한 바이오 연료를 얻어서 쓰거나, 광합성과 같이 이산화 탄소를 공기중으로 부터 흡수해서 영양분으로 만드는 연구는 진행이 되고 있다고 합니다.

이번 포스팅에서는 그저 토막상식으로 포스팅을 한다고 여기까지만 했지만, 앞으로의 조사에서 저 Metal-reduction Bacteria에 대한 조사를 더 한 다음에는 전기를 생산할 수 있는 미생물이 없는지를 알아보고 포스팅을 하도록 하겠습니다.