[해룡이의 스터디타임] 분홍바다맨드라미 유전자를 활용한 바이오센서

안녕하세룡~! 인천항만공사 해룡이에룡~!! 날이 갈수록 바다의 오염이 심해지면서 해양 생태계도 큰 위기를 맞고 있습니다. 특히 산업폐수 등에 포함되는 중금속은 분해되지 않고 오랜 기간 순환하며 환경에 지속적으로 악영향을 끼치는데요. 우리 연안에서 볼 수 있는 산호의 일종인 분홍바다맨드라미로 중금속 오염을 측정하고 예방하는 바이오센서 기술이 국내에서 개발 중이라고 해요. 분홍바다맨드라미는 무엇인지, 개발 중인 기술은 어떤 것인지 인천항만공사 해룡이와 함께 과학 여행을 떠나볼게룡~!

 

바닷속 작은 생태계, 분홍바다맨드라미

분홍바다맨드라미(Scleronephthya gracillimum)는 제주도 연안에서 서식하는 산호의 일종이에요. 일반적으로 수심 5m 전후의 암반 조하대에서 주로 발견되지만 수심 50m까지도 분포하며, 나무 모양의 군체를 가지는 흔치 않은 산호류랍니다. 가지는 곤봉 모양이며 위로 갈수록 가지의 수가 많아집니다 군체는 전체적으로 다소 지저분한 황갈색이나 황적색을 나타내지만 빛을 받으면 형광빛을 발하기도 하며 주로 야간에 촉수를 펼쳐요. 군체는 신축성이 매우 강한 것이 특징이며 보통 때 군체의 높이는 10cm 전후이나 수축하면 높이 5cm의 덩어리 모양이 된다고 해요. 분홍바다맨드라미는 주로 수직 벽이나 경사가 심한 바위에 무리를 지어 사는데 수심이 얕은 지역에 분포하는 분홍바다맨드라미는 다른 바다생물들의 훌륭한 서식처가 되어줍니다. 분홍바다맨드라미를 연구하면 바로 그 바다의 생태계를 함께 연구하는 셈이 되는 것이지요. 이 분홍바다맨드라미를 연구해 바이오센서로 활용하여 연안의 오염을 진단하는 기술이 개발되었다고 해요. 분홍바다맨드라미 유전자를 활용한 바이오센서에 대해 자세히 알아보기 전에, 우선 바이오센서에 대해 간단히 알아보도록 해요.

 

나노 기술과 생명 공학의 집합체, 바이오센서

바이오센서는 유전 공학으로 처리된 미생물과 실리콘칩이 더해진 일종의 기계에요. 온갖 자료를 순식간에 처리하는 반도체와 놀라운 생명력을 가진 미생물이 만나 엄청난 활약을 보인다고 하는데요. 바이오센서는 과연 어디에 쓰이는 것일까요? 가장 먼저 오염 지역을 찾아내 토양과 물을 깨끗이 하는 데에 가장 많이 쓰입니다. 사람이 진입하기 힘든 생화학 물질 오염 지역을 진단하거나, 가스 등의 유독물질 누출도 감시할 수 있고, 혈중 알코올 농도를 측정하는 측정기에도 사용됩니다. 나노 기술과 결합하게 된다면 암과 같은 질병의 진단에도 획기적인 진전이 가능할 것이라고 해요. 이 바이오센서에서 가장 중요한 역할을 하는 것은 미생물이랍니다. 미생물이 가진 여러 특성과 능력에 따라 과학기술과 합쳐져 여러 분야에 활용이 가능한 다양한 바이오센서가 만들어지는 것이지요.

 

분홍바다맨드라미 유전자를 활용한 바이오센서

한국해양과학기술원(KIOST)은 분홍바다맨드라미를 활용해 연안 생태계의 카드뮴 오염도를 진단하는 방법을 연구했습니다. 카드뮴은 해양생물의 행동이나 성장, 생리 등에 독성을 미치며, 세포 수준에서도 세포 분열이나 증식, 분화, DNA 복제 및 수리 등에 영향을 미치는 물질이에요. KIOST는 분홍바다맨드라미에서 카드뮴 노출도에 따라 발현되는 특이 유전자를 추출했어요. 그리고 올리고뉴클레오티드라는 이 유전자가 포함된 마이크로 어레이 칩을 개발했습니다. 분홍바다맨드라미의 올리고뉴클레오티드는 유전자 염기서열의 전부 또는 일부를 포함하고 있으며, 이는 카드뮴 노출에 대응해 발현량이 변화하는 특징을 가지고 있어요. 이 유전자가 포함된 칩이 바로 카드뮴 노출 여부에 따른 환경 변화를 측정하고 해양 생태계의 상태를 파악할 수 있는 바이오센서인 셈이에요.

 

중금속 오염은 해양 생태계뿐만 아니라 인체에도 좋지 않은 영향을 미치는 문제라 시급한 해결이 필요합니다. 분홍바다맨드라미를 비롯해 다양한 해양생물을 활용한 연구들이 국내외에서 계속해서 진행되고 있어요. 꾸준한 연구와 관리를 통해 우리가 사는 생태계를 지키기 위한 노력이 필요한 시점이 아닌가 싶네요. 인천항만공사 해룡이도 이러한 연구가 성공적으로 진행되기를 마음 깊이 응원할게룡~!