미국 요세미티 국립공원(Yosemite National Park) 인근 외딴 지역에 있는 염수호(salt lake) 제방을 따라 분포되어 있는 진흙 깊은 곳에 비정상적인 특성을 가지는 박테리아 군집이 묻혀있다는 사실이 제안됐다.

 

이러한 박테리아는 생존을 하는데 독성 금속(toxic metal)을 호흡한다.

 

조지아 대학(UGA; University of Georgia) 소속의 연구진은 캘리포니아 주 인근 모노호(Mono Lake)에서 최근 수행한 현장 조사에서 이러한 박테리아를 발견했다.

 

이 박테리아는 미래에 산업과 환경 보호를 수행할 수 있는 유용한 도구가 될 수 있는 비정상적인 유기체라는 사실이 실험을 통하여 규명됐다.

박테리아는 독특한 염분이 함유된 물을 보유하는 지역에서 온천의 진흙에 묻혀 생존하는 능력을 가지고 있다. 즉, 이 박테리아는 산소 존재 하에 안티몬, 비소 등과 같은 인간에게 치명적인 독성을 나타내는 원소를 사용한다.

인간이 산소를 호흡하는 것과 마찬가지로, 이러한 박테리아는 생존을 위하여 치명적인 독성을 지닌 원소를 호흡한다고 관련 박사 논문 연구를 Environmental Science & Technology 저널에 게재한 주저자인 Chris Abin은 밝혔다.

 

이 지역에는 특히 비소가 축적되어 있지만, 비소뿐 아니라 다른 원소도 박테리아는 호흡한다. 연구진이 다른 원소를 제거하는 유용한 제품을 만들 수 있도록 박테리아의 자연적인 능력을 이용하는 것이 가능할 것으로 생각하고 있다고 Abin은 밝혔다.

예를 들면, 안티몬(antimony)은 은-색상의 금속으로 자연에서 발생하며, 플라스틱을 만드는 다양한 산업, 경화 고무(vulcanized rubber), 내연제(flame retardants) 및 태양 전지와 LEDs를 포함한 전자기기 구성 성분의 호스트 등의 형태로 광범위하게 사용되고 있다.

 

이러한 제품을 만들기 위하여, 안티몬은 삼산화안티몬(antimony trioxide)으로 전환될 필요가 있으며, 연구진이 규명한 박테리아는 산업계에 완벽하게 적합한 매우 순수한 종류의 결정성 삼산화안티몬을 만들어낼 수 있다.

안티몬 광석을 삼산화안티몬으로 전환하는데 사용되는 전통적인 화학적 방법은 고가의 비용을 소요하는 시간 소모적 공정으로, 종종 유해한 부산물을 생성한다.

 

그러나 UGA 연구진이 발견한 박테리아는 호흡의 결과로 자연적으로 삼산화안티몬을 만들고, 특별한 장치를 필요로 하지 않거나 독성 부산물의 생성 없이 유용한 산업적 제품을 창출할 수 있다.

이러한 박테리아에 의해 생성된 삼산화안티몬 결정은 현재 화학적 방법으로 생성되고 있는 삼산화안티몬보다 훨씬 더 우수하다고 UGA 산하 Franklin College of Arts and Sciences 소속의 저명한 해양학과 연구 교수이며, 이 프로젝트의 조사관인 James Hollibaugh는 밝혔다.

 

연구진이 만든 결정을 상업적으로 이용할 수 있는 99% 순수한 결정과 함께 테스트하여, 자연에서 얻은 결정이 이상적이거나 우수한 특성을 가진다는 것을 연구진은 확인했다.

Hollibaugh와 Abin은 산업계가 단순한 보유 탱크에서 박테리아의 거대 배양을 유지할 수 있으며, 박테리아에 안티몬을 공급하여 산화시킨 후 자연적으로 형성되는 삼산화안티몬 결정을 수거할 수 있다고 생각했다.

 

결정을 수거한 후 제조사들은 조금 더 많은 산화된 안티몬만을 탱크에 주입하여 자발적으로 지속되는 공정을 우세하게 진행할 수 있다.

그러나 박테리아의 유용성은 안티몬 제련에만 국한된 것은 아니다. 박테리아는 다수의 다른 효소를 보유하고 있으며, 이러한 효소는 광산과 제련소 인근 폐수에 축적되어 인간과 동물에 심각한 위험을 가져오는 다른 유해한 원소를 사용할 수 있게 해준다.

 

예를 들면, 박테리아는 셀레늄(selenium)과 텔루르(tellurium)를 포함한 다른 오염물질을 환원시킬 수 있다.

예비 실험은 박테리아가 폐수에서 이러한 오염물질을 제거하는데 이용될 수 있으며, 주변 생태계를 보호할 수 있다고 제안했다.

 

박테리아는 물을 정화하기 위하여 단순하게 사용될 수 있지만, 박테리아가 인간이 물에서 귀중한 원소를 재활용 또는 회복하는데 도움을 줄 가능성이 있다고 Hollibaugh는 지적했다. 이 방법에 따라 물은 청정한 상태로 유지되고, 산업계는 귀중한 전략적인 자원을 낭비하지 않게 된다고 Hollibaugh는 덧붙였다.

Abin와 Hollibaugh는 더 많은 연구가 이러한 응용을 배치하기 전 수행될 필요가 있다고 지적했다. UGA는 박테리아뿐 아니라 이러한 고유의 공정을 보호하기 위하여 특허를 출원했다.

 

연구진은 현재 박테리아가 다양한 금속에 동시에 노출될 때, 박테리아가 어떻게 반응하는지를 발견하기 위하여 다양한 환경과 조건에서 박테리아의 효과를 시험 중이다.

UGA는 현재 발명을 위한 부가적인 산업적 사용의 개발에 Hollibaugh와 함께 협력하고, 이 기술의 허가에 관심이 있는 파트너를 찾고 있다고 UGA 기술 특허 선임 담당자인 Gennaro Gama는 밝혔다.

 

 

 

 

 

Buried deep in the mud along the banks of a remote salt lake near Yosemite National Park are colonies of bacteria with an unusual property: they breathe a toxic metal to survive.

 

Researchers from the University of Georgia discovered the bacteria on a recent field expedition to Mono Lake in California, and their experiments with this unusual organism show that it may one day become a useful tool for industry and environmental protection.

 

The bacteria use elements that are notoriously poisonous to humans, such as antimony and arsenic, in place of oxygen, an ability that lets them survive buried in the mud of a hot spring in this unique saline soda basin.

 

"Just like humans breathe oxygen, these bacteria respire poisonous elements to survive," said Chris Abin, author of a paper describing the research published recently in the journal Environmental Science & Technology and a doctoral candidate in microbiology.

 

"It is particularly fond of arsenic, but it uses other related elements as well, and we think it may be possible to harness these natural abilities to make useful products out of different elements."

 

Antimony, for example, is a naturally occurring silver-colored metal that is widely used by numerous industries to make plastics, vulcanized rubber, flame retardants and a host of electronic components including solar cells and LEDs.

 

To make these products, antimony must be converted into antimony trioxide, and this bacterium is capable of producing two very pure kinds of crystalline antimony trioxide perfectly suited for industry.

 

Traditional chemical methods used to convert antimony ore into antimony trioxide can be expensive, time-consuming and they often create harmful byproducts.

 

But the bacteria discovered by UGA researchers make antimony trioxide naturally as a consequence of respiration, creating a useful industrial product without creating noxious byproducts or requiring legions of specialized equipment.

 

"The antimony trioxide crystals produced by this bacterium are far superior to those that are currently produced using chemical methods," said James Hollibaugh, UGA Franklin College of Arts and Sciences Distinguished Research Professor of Marine Sciences and principal investigator for the project.

 

"We tested the crystals we made alongside commercially available products that are 99 percent pure, and ours is either of identical or superior quality."

 

Hollibaugh and Abin think it might be possible for industry to maintain large cultures of their bacteria in simple holding tanks, feed it oxidized antimony and collect the antimony trioxide crystals as they form naturally.

 

After harvesting the crystals, manufacturers would need only to feed more oxidized antimony into the tanks to keep the predominantly self-sustaining process going.