신연구: 해양 질소 신비 해결한 규조류-박테리아 협력 발견

Seoul과학자들은 바다에서 예상치 못한 협력을 발견했습니다. 막스 플랑크 연구소, 알프레드 베게너 연구소, 그리고 비엔나 대학교의 연구자들은 해양 식물인 규조류가 성장에 필요한 질소를 어떻게 얻는지 설명했습니다. 해양 규조류와 박테리아 사이의 이 협력은 해양에 질소를 공급하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 전 세계의 해양 생태계에 영향을 미칩니다.

몇 가지 이유로 이것은 중요한 문제입니다:

• 질소는 육상과 해양 모두에서 식물 성장에 필수적인 요소입니다.
• 대기 중 질소는 질소 고정 세균에 의해 활용 가능한 형태인 암모늄으로 전환되어야 합니다.
• 일부 농작물은 질소 고정을 위한 리조비움 박테리아와 상호작용을 하지만, 해양 규조류가 질소를 얻는 방법은 최근까지 미스터리였습니다.

새로운 연구에 따르면 콩과 같은 식물과 주로 공생하는 리조비아가 해양 규조류와도 공생한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 발견은 오래된 질문에 답을 제공하며 농업 발전에 기여할 수 있습니다.

과학자들은 이전에 시아노박테리아가 해양에서 질소를 고정하는 주요 생물이라고 믿었습니다. 그러나 많은 지역에서 관찰된 질소 수준은 이 개념과 맞지 않았습니다. 연구자들은 이후 다른 미생물에서 질소 고정과 관련된 유전자 조각을 발견했지만, 어떤 생물체가 그 역할을 하는지 식별할 수는 없었습니다.

2020년, 브레멘과 열대 북대서양의 과학자들이 바닷물을 채집했습니다. 이후 3년간, 그들은 신비로운 질소 고정 박테리아의 유전자를 조심스럽게 분석했습니다. 이 박테리아는 리조비아와 유사하며, 다른 생물체와 협력하여 살아갈 가능성이 있습니다.

더 읽기:

오늘 · 오후 7:09

디지털 바이오마커로 계절성 기분 장애 예측하기

연구팀은 자연 환경에서 Rhizobia를 관찰할 수 있는 도구를 개발했습니다. 그 결과 이 박테리아가 규조류 내부에 살고 있다는 사실을 발견하고, Candidatus Tectiglobus diatomicola라고 명명했습니다. nanoSIMS 기술을 이용하여 Rhizobia가 규조류와 고정 질소를 교환하고 탄소를 얻는다는 것을 알아냈습니다. 박테리아는 자신의 필요보다 더 많은 질소를 생성하여 규조류의 성장을 돕습니다.

연구자들은 해양에서 규조류와 박테리아의 협력관계가 흔하며, 특히 남세균이 부족한 지역에서 더욱 두드러진다는 것을 발견했습니다. 이는 질소 고정과 해양 생산성에 중요한 역할을 한다는 것을 의미합니다. 이러한 발견은 해양 생태계를 더 잘 이해하고, 대양이 어떻게 탄소를 포집하는지를 파악하는 데 도움을 줍니다.

진화적인 관점에서 보면, 이 관계는 매우 흥미롭습니다. 이는 시아노박테리아의 세포소기관 초기 형성과 유사하며, 비슷한 진화 과정을 나타낼 수 있습니다. 작은 크기와 세포소기관과 같은 특징을 가진 해양 리조비알레스는 유전공학을 통해 질소 고정 식물을 만드는 데 활용될 가능성이 있습니다.

다이아톰과 리조비아의 협력 관계 발견은 중요한 해양 미스터리를 해결하며 농업에도 도움이 될 수 있습니다. 과학자들은 이 협력 관계에 대한 연구를 지속하고, 해양에서 더 많은 예시를 찾을 계획입니다. 이 연구에는 막스 플랑크 해양 미생물학 연구소, 알프레드 베게너 연구소, 비엔나 대학교가 참여하고 있습니다.