[트리니다드] 정에 존재하는 물로 이루어진 미생물의 세계
타르로 이루어진 호수에서 발견되는 풍부한 미생물군집은 석유가 유출되었을 때 분해하기 위한 새로운 접근법에 이용될 수 있을 것이다. 미세한 물방울은 타르갱 (tar pit)에 매달려 있으면서 다양한 박테리아와 유출된 기름을 분해할 수 있는 메탄생산생물체의 생태계로 가득하다. 트리니다드 토바고 (Trinidad and Tobago)의 라 브레아 (La Brea)에 위치한 타르갱에 대한 분석을 통해서 이 작고 미세한 물이 여기에 서식하는 생명체를 지원하고 있는가를 보여주고 있다. 이번 연구결과는 학술지 <사이언스>지에 발표되었으며 다른 세계에서 생명체의 가능한 서식지의 범위를 보여주고 있다.
피치 호수 타르에서 발견된 물방울은 겨우 마이크로리터에 불과하고 물방울 하나의 크기에 1/12에 불과했다. 연구자들이 이 물방울 수십 개에서 추출한 DNA이 염기서열을 분석했을 때 연구자들은 박테리아와 메탄을 만들어내는 단세포 생물의 한 종류인 고세균의 군집을 발견했다. 이들 마이크로물방울의 화학적 구조는 증류수와 호수의 기름을 섞은 통제샘플과는 다른 것으로, 이들 생물체들은 활동적으로 기름을 먹고 처리하고 있었다. 이 연구팀은 이러한 생명체가 타르갱의 밑바닥에 존재할 것이라고 예측했다. 이 타르갱은 지하수와 기름층이 섞여 있는 곳이다. 하지만 대신에 연구자들은 극소의 기름을 소비하는 생물권이 타르를 통해서 물발울 안에 퍼져 있을 것이라고 주장했다.
캐나다의 에드먼튼(Edmonton)에 위치한 알버타 대학 (University of Alberta)의 석유미생물학자인 줄리아 포이트 (Julia Foght)는 캐나다의 오일샌드 샘플에서 유사한 생물체를 관찰했다. 하지만 이들 샘플은 시추과정에서 물을 주입한 유정에서 나온 것이기 때문에 자연적으로 물방울 생태계를 오염시켰을 것이다. 포이트는 “완전한 상태의 기름샘플을 얻는 것은 어려운 일이다. 이번 연구가 이루어낸 발전은 연구자들이 그 표면에서 샘플을 채취했고 조사했다는 점”이라고 말했다. 이번 발견은 석유회사들이 유정에서 생물분해를 줄일 수 있는 전략을 함의하고 있다. 이러한 전략은 추출하기 어려운 잔여물인 중유 (heavy oil)를 생산하는 것이다. 캐나다의 캘거리 대학 (University of Calgary)의 석유미생물학자인 게릿 부어듀 (Gerrit Voordouw)는 “만일 이를 막기 위해서는 이들 마이크로물방울의 형성을 막아야 할 것”이라고 말했다.
마이크로물방울은 또한 유출된 석유를 제거하는데 도움이 될 수 있을 것이다. 이들은 모래층으로 이루어진 지하에서 파이프라인이 터질 경우에 자연스럽게 발생할 수 있다고 미국 미네소타주의 마운즈 뷰 (Mounds View)의 미국 지질학조사단 (US Geological Survey)의 수문학자인 제어드 트로스트 (Jared Trost)는 말했다. 그의 동료들은 미네소타의 베미지 (Bemidji)에서 유출된 석유를 조사하고 있으며 이러한 마이크로물방울을 찾고 있다. 다른 연구자들은 좀 더 먼 곳에서 이들을 찾고 있다. 이번 연구의 공동저자인 워싱턴 주립대학 (Washington State University)의 외계생물학자인 더크 슐체-마쿠치 (Dirk Schulze-Makuch)는 지구의 타르갱의 조건은 아마도 토성의 위성인 타이탄의 탄화수소로 이루어진 호수의 밑바닥의 상황과 유사할 것이라고 주장했다. 타이탄은 메탄과 에탄은 지하수와 섞여 있을 것이다. 타이탄의 이들 지역과 다른 외계지역의 유사한 지역은 생물체가 살 수 있는 지역이 될 수 있다고 과학자들은 보고 있다고 말했다.
출처: <네이처> 2014년 8월 7일 (Nature doi:10.1038/nature.2014.15684)
원문참조:
Meckenstock, R. U. et al. Science 345, 673–676 (2014).
Tiny water worlds float in oil reservoirs
Minuscule water droplets suspended in tar pits are teeming with diverse ecosystems of bacteria and methane-producing organisms that could be harnessed to help break down oil spills.
An analysis of Pitch Lake, a tar pit in La Brea, Trinidad and Tobago, reveals just how little water is needed to support organisms that can inhabit — and consume — oil. The finding, reported today in Science1, also suggests a wider range of possible habitats for life on other worlds.
Droplets found in Pitch Lake tar were just a few microlitres in volume, or roughly one-twentieth the size of a drop of water. When researchers sequenced DNA extracted from a dozen of the droplets, they found a menagerie of bacteria and methane-making archaea, a kind of single-cell organism. The chemical compositions of the microdroplets were distinct from control samples of lake oil mixed with distilled water, indicating that the organisms were actively eating and processing the oil.
The team had expected such life to exist only at the bottom of the tar pit, where the layer of oil mixes with groundwater. Instead, the researchers suggest, minuscule oil-consuming biospheres could be scattered in water droplets throughout the tar.
Source of life
Julia Foght, a petroleum microbiologist at the University of Alberta in Edmonton, Canada, has observed similar organisms in samples from Canada’s oil sands. But those samples come from wells which have been injected with water during the drilling process, contaminating naturally occurring water-droplet ecosystems. “It’s hard to get a sample of uncompromised oil,” says Foght. “The advantage of this study is that they can collect it at the surface and look at it.”
The findings imply a possible strategy for oil companies to reduce biodegradation of oil reservoirs, which produces a hard-to-extract residue called heavy oil. “If you want to prevent it, you should try to prevent the formation of these microdroplets,” says Gerrit Voordouw, a petroleum microbiologist at the University of Calgary in Canada.
The microdroplets might also be harnessed to help clean up oil spills. They may occur naturally at sandy underground sites where pipelines have burst, says Jared Trost, a hydrologist with the US Geological Survey in Mounds View, Minnesota. He and his colleagues have been studying such a spill in Bemidji, Minnesota, where they may now search for them.
Others are looking even farther afield. Study co-author Dirk Schulze-Makuch, an astrobiologist at Washington State University in Pullman, says that conditions in Earth's tar pits may be similar to those beneath the hydrocarbon lakes on Saturn's moon Titan, where methane and ethane could mix with groundwater. These regions on Titan, and similar areas on other worlds, could be more hospitable to life than scientists had suspected, he says
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