사상성 남조류 3종 열대성 유해남조류차단
지구온난화·기후급변 낙동강등 수계에 출현
【열대성 유해 남조류 종류 및 현미경 사진】
※ H: 이형세포(Heterocyte), A: 휴면포자(Akinete), TC: 정단세포(Teminal cell)
환경부 소속 국립환경과학원은 열대성 ‘유해남조류’의 선제적 대응에 필요한 유전자 정보 이용 검출 방법을 개발하는 등 분자생태적 관측(모니터링) 시스템을 최근 구축했다고 밝혔다.
염주말목(Order Nostocales)에 속하는 사상성 남조류로 ‘실린드로스퍼몹시스’와 ‘쿠스피도쓰릭스’ ‘스페로스퍼몹시스’ 등으로 분류되는 열대성 유해남조류는 지구온난화 등 기후가 급변되면서 낙동강 등 국내 수계에 출현 가능성이 점점 높아지고 있다.
열대성 유해 남조류의 형태적 특징에서 실린드로스퍼몹시스는 뚜렷하게 가늘어지는 형상의 말단부에서 가늘어지는 정단세포(TC)를 형성하고, 오직 말단부에 존재하는 화살촉 모양의 이형세포(H)는 원뿔모양의 정단세포 분열 후에 발달된다.
쿠스피도쓰릭스는 뚜렷하게 가늘어지는 말단부를 가지거나 가늘어지는 정단세포(TC)를 형성하지만 타원형의 이형세포(H) 형성에 있어서는 이형세포가 사상체 말단에 위치하지 않는다.
스페로스퍼몹시스는 말단이 뚜렷하게 좁아지지만 말단세포(TC)는 바늘모양으로 가늘어지지 않고, 이형세포(H)는 세포사이에서 발달하고 구형의 휴면포자(A)는 이형세포 양옆으로 발달한다하는 각각의 특성과 특색을 보유하고 있다.
식수원에 악영향을 주는 3종류 열대성 유해남조류 출현 가능성이 높아진다는 현상을 예측한 국립환경과학원 낙동강물환경연구소는 2019년부터 분자생태적 검사방법론 연구를 추진해왔다.
이번에 개발된 분자생태적 관측 시스템은 그동안 열대성 유해남조류를 정밀하게 검출하는 검사방법이 정립되지 않아 조사할 수 없던 국내 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
3회에 걸쳐 국제학술지게재 유해남조류 4종 27주 분리, 각각의 유전정보 정평받다
낙동강에서 열대성 유해남조류 4종 27주를 분리하고 각각의 유전정보 분석기반으로 2019∼2021년 미국 생물공학정보센터(NCBI)에 등재한 유전정보를 이용하여 속 특이적(genus-specific) 유전자 마커와 관련된 독소 유전자 마커 총 8세트를 세계 최초로 개발했기 때문이다.
첨단 유전자 정량분석장치(ddPCR)를 이용해서 생물종이나 기능 발현에 관련된 유전자를 쉽게 검출하는 유전자 서열에서 하천과 호수에서 열대성 유해남조류를 mmℓ당 1세포까지 정밀 검출할 수 있는 정량분석 시스템은 2020년 구축됐다.
아울러, 낙동강 8개 보 구간 대상으로 2020년 3월에서 11월까지 상주보와 낙단보, 구미보, 칠곡보, 강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보 대상으로 분자생태적 관측 시스템을 적용한 열대성 유해남조류 및 독소 유전자를 조사했다.
조사 결과, 낙동강에서 열대성 유해남조류 4종의 출현은 확인됐지만 당시 그 출현량은 매우 낮았고, 특히 쿠스피도쓰릭스 등의 독소 유전자 보유 남조류는 140cells/mL 이하로 현재까지 낙동강에서 열대성 유해남조류에 의한 독소 발생 가능성은 낮은 것으로 나타났다.
하지만 연구진은 이와 관련된 연구 결과를 2020년 10월에 이어 지난해 3월과 올해 5월 등 3회에 걸쳐 국제학술지 ‘하암플 알지(Harmful Algae, 2020년 10월)’와 ‘인터내셔널 저널 오브 인바이러메를 리서치 앤드 퍼블릭 헬스(International Journal of Environmental Research and Public Health, 2021년 3월)’ ‘톡신스(Toxins, 2022년 5월)’ 논문 게재를 통해 분석 방법의 유효성을 확인했다.
유전자 정보이용 분자생태적 관측 시스템 개발은 상수원 관리에 유용하게 활용될 것으로 기대한다는 박주현 국립환경과학원 낙동강물환경연구소장은 “유전자 정보를 이용한 분자생태적 관측 시스템 구축은 우리나라 수계에서 조기에 열대성 유해남조류 발생을 감지하는 데 큰 효과를 발휘할 것”이라고 말했다.
