석유 유출은 주변 야생 동물에게 해를 끼치는 장기적인 오염을 일으키기 때문에 자연 환경에 치명적입니다. 그러나 특정 석유 분해 박테리아는 석유 유출 환경에서 번성하여 석유 유출의 생물학적 정화에 크게 기여할 수 있습니다. 박테리아가 형성하는 공동체인 바이오필름은 석유 유출의 생물학적 정화에 중요한 역할을 하지만 바이오필름이 바다의 석유에 어떻게 결합하는지는 불분명했습니다.
새로운 연구에서 프랑스 소르본 대학, 툴롱 대학, 일본 쓰쿠바 대학의 연구원들은 최첨단 미세유체 관찰 시스템을 사용하여 바이오필름 형성과 오일 분해 사이의 연관성을 밝히는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 고해상도 공초점 현미경과 결합된 이 시스템은 박테리아 세포와 헤어라인 직경의 약 절반 정도인 작은 오일 방울 사이의 상호 작용을 관찰하는 데 도움이 되었습니다. 그들의 연구 결과에 따르면 오일 분해 박테리아인 알카니보락스 보르쿠멘시스(Alcanivorax borkumensis)는 오일-물 계면을 둘러싸고 강력하게 접착하여 오일을 소비하는 바이오필름을 형성합니다. 이 박테리아 군집은 오일 방울을 여러 튜브로 늘려 더 많은 박테리아 세포가 동시에 오일을 효율적으로 소비할 수 있는 공간을 제공합니다. 이 연구 결과는 2023년 8월 18일자 Science에 "Alcanivorax borkumensis biofilms improve oil degradation by interfacial tubulation"이라는 제목으로 게재되었습니다.
이 저자들은 튜브 형성의 동적 과정에 초점을 맞추어 이 오일-물 계면에서 이 스트레칭 메커니즘을 관찰했습니다. 이 오일-물 계면에서 세포가 분열되면서, 현미경으로 보면 작은 막대처럼 보이는 박테리아 세포가 빽빽하게 뭉쳐집니다. 어떤 지역에서는 이 박테리아 세포가 야생 데이지 꽃잎 배열과 비슷한 구조를 보였습니다.
표현형 특성 분석을 위한 배양 방법을 설명하는 개략도입니다.
Science, 2023, doi:10.1126/science.adf3345에서 가져온 이미지입니다.
액정 물리학에서 위상 결함으로 알려진 이 배열은 물방울에서 바깥쪽으로 튀어나오기 시작하여 이 오일-물 계면이 변형되어 튜브를 형성합니다. 이 저자들은 또한 이론적 물리적 모델을 사용하여 바이오필름 형성의 역학과 그 정성적 모양을 성공적으로 예측했습니다.
또한 저자들은 석유 유출 정화 과정에서 사용된 고농도의 분산제가 퍼큐파인 섬의 알케인을 먹는 박테리아의 바이오필름에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 사실을 확인했지만, 환경에 미치는 실제 효과를 명확히 하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.
따라서 이 새로운 연구는 박테리아 군집을 활용하여 해양 유류 유출의 환경적 정화를 강화하는 방법에 대한 통찰력을 제공합니다. 이 저자들은 바이오필름 형성과 박테리아 협력을 이해하면 자연의 효율적인 방법을 활용하여 현재 유류 유출 정화 프로세스의 효과를 개선하는 데 도움이 될 수 있다고 제안합니다.
