탄소순환 사이클에 영향주는 원생생물 섬모 플랑크톤 할테리아는 하루에 수백만개 바이러스를 포식하며 성장하고 번식한다. 이는 기존에 알려지지 않은 탄소순환의 형태이다.
바이러스와 바이러스 포식자 사이에 이러한 탄소 사이클 개입을 지켜보며 연구진은 전세계 탄소순환에 대한 기존 관념을 바꿔야 한다고 의견을 피력했다. 미생물이 담수의 녹조 이상 증식을 방지하는 등 지구의 탄소 순환에 영향을 미칠 가능성이 있다.
세균(박테리아)과 바이러스 차이점
감염성 질병을 일으키는 원인은 세균(박테리아)과 바이러스다. 세균은 하나의 세포로 이루어져 있고 스스로 살아갈 수 있는 기관을 가진 반면에 바이러스는 스스로 살아갈 수 없고 크기도 훨씬 작다. 박테리아가 바이러스보다 10배에서 100배 크다.
바이러스는 세포에 기생해 증식하는 유기체로 살아가려면 숙주가 필요하다. 바이러스는 숙주를 병들게 하고 죽게한다. 바이러스는 유전물질인 핵산(DNA 혹은 RNA)과 이를 보호하는 단백질 외피로 이뤄져 있다.
바이러스의 구성물질이 아미노산, 질소, 인 등 생명체가 필요로 하는 물질의 집합체이다. 따라서 이론적으로 바이러스 입자는 감염원이 될 뿐 아니라 다른 생명체의 먹이가 될 수가 있다.
미국 연구진이 바이러스를 먹이로 먹고 성장하고 번식하는 원생생물을 발견했다. 실험을 진행시킬수록 이런 유기체가 더 많이 나타날 것으로 예측하고 바이러스를 먹고 사는 유기체를 가리키는 용어로 바이로보어(Virovore)를 제시했다.
초식동물(Herbivore)과 육식동물(Carnivore)에 속하지 않는 새로운 유형의 생물군 명칭이 필요할 때를 대비해서 미리 신조어를 마련했다. 바이러스만 먹고도 성장하고 번식하는 미생물이 미국에서 발견되었다. 미생물(microbe)은 사람의 눈으로 볼 수 있는 한계영역 밖에 존재하는 크기가 0.1mm 이하의 작은 생물들 집합이다.
바이러스 잡아먹는 미생물 할테리아 발견
바이러스에 감염된 단세포 숙주는 터지면서 탄소와 다른 영양물질을 물속으로 배출한다. 바이러스를 포식하는 플랑크톤은 바이러스를 먹이로 먹고 소화하고 양분으로 흡수한다.
이론에 그치지 않고 2022년 실제로 바이러스를 먹이로 삼는 생명체가 발견되었다. 미국 네브라스카 링컨대 연구진이 클로로바이러스chlorovirus를 먹는 미생물 할테리아(Halteria)를 발견해 연구결과를 미국 국립과학원회보(PNAS)에 발표했다.
연구진은 담수에 사는 섬모류 플랑크톤 할테리아가 클로로바이러스를 섭취할 뿐 아니라 바이러스만 먹고도 번식하는 것을 확인했다. 단세포 원생생물이 바이러스를 에너지원으로 섭취한다는 연구는 있었으나 확인하기는 이번이 처음이다.
2020년 미국 비글로 해양과학연구소는 초아노조아와 피코조아라는 두 원생생물의 모든 세포에서 바이러스 유전물질을 발견했다. 그러나바이러스가 원생생물을 감염시킨 건지 단순히 세포에 들러붙은 건지 실제로 포식을 한 건지 확인 못했다.
확인을 위해 연구진은 서로 다른 미생물이 들어 있는 실험용 페트리접시에 소량의 담수를 담은 뒤 클로로바이러스를 추가했다. 클로로바이러스는 거대 DNA바이러스로 숙주가 담수에 서식하는 미세조류이다.
https://www.extremetech.com/extreme/341872-scientists-discover-the-first-virus-eating-organism
연구진은 바이러스 입자수의 변화를 추적하면서 어떤 미생물이 바이러스를 먹이로 삼는지 관찰했다. 할테리아가 담긴 접시에서 뚜렷한 변화가 나타났다. 할테리아가 이틀 만에 15배 증가할 때 클로로바이러스는 100분의 1 수준으로 급감했다.
검증을 위해 연구진은 클로로바이러스 DNA에 녹색 형광염료를 착색시켜 다시 지켜보니 바이러스를 섭취한 할테리아 세포가 녹색으로 빛나는 걸 확인했다. 클로로바이러스는 녹조를 일으키는 원인이다.
바이러스와 세계 탄소순환 사이클
할테리아는 섭취한 클로로바이러스 질량의 17%를 자신의 질량으로 전환시켰다. 이는 바이러스도 수생 생태계의 한 연결고리 역할을 한다는 걸 의미한다.
이번 실험에서 할테리아는 하루에 수백개에서 수백만 개의 바이러스 입자를 먹었다. 연구진은 작은 연못에서만도 섬모류가 하루에 100조에서 1 경개의 바이러스를 먹는 걸로 추정한다.
연구진은 이런 일이 실제로 자연계에서 발생하면 전 세계 탄소순환 사이클에도 영향을 미칠 수 있다고 본다. 바이러스에 감염된 단세포 숙주는 결국 풍선처럼 터지면서 탄소와 다른 영양물질을 물속으로 배출한다.
바이러스를 포식하는 플랑크톤이 이런 사이클에 개입하는 것이니 일리가 있는 주장이다.
연구를 이끈 ‘존 들롱(John DeLong)’ 생태학 교수는 전 세계의 물과 바이러스, 섬모류 규모를 고려할 때 플랑크톤과 같은 원생생물의 바이러스 포식이 대규모로 일어날 경우 세계 탄소순환에 대한 관점을 바꿔야 할 것이라고 말했다.
과학자들은 전 세계 바이러스의 생물량(=질량기준)을 0.2 기가톤으로 추정한다. 이는 세계 인구(1.06기가톤)의 3배가 넘는 규모다. 연구진의 다음 과제는 실험실과 작은 연못을 넘어서 자연 세계에서 실제 바이러스 포식자들을 찾아내는 일이다.
(참조 extrmetech, salon.com)
바이러스만을 먹으며 성장하고 번식하는 미생물 플랑크톤 할테리아가 발견되었다. 미생물이 탄소 순환에 기여하는 이런 작은 발견에서 생물학계에서 전 세계 탄소순환에 바이러스와 미생물의 기여도를 고려하기 시작했다.
