연구진이 미국 뉴햄프셔의 한 바다양식장에서 포자낭을 채취하고 있다. 연구진은 열 스트레스 실험 결과를 활용해 해수 온난화를 견딜 수 있는 다시마를 육종할 계획이다. <사진-우즈홀해양연구소>
대부분의 수생 식물과 마찬가지로 다시마는 기후 변화로 인해 부정적인 영향을 받고 있다.
해수 온도가 따뜻해짐에 따라 가장 일반적으로 양식되는 해초(켈프) 종 가운데 하나인 설탕켈프를 포함하여 성장 및 수확 시즌이 짧아졌다.
켈프 개체군의 감소는 생태계에 상당한 영향을 미칠 수 있으며 결과적으로 식품, 사료, 비료, 의약품 및 화장품 수요 및 생산에 파급력을 가진다.
켈프가 기후 변화에 맞설 수 있는 기회를 주기 위해 MIT 우주홀 해양연구소 과학자들은 더위에 대처하기 위해 자연적으로 적응한 다시마 종을 확인해 내는데 성공했다.
우즈홀연구소에 따르면 응용생리학저널(Journal of Applied Phycology)에 발표된 새로운 연구에서 우즈홀 전문가들은 따뜻한 물에서 더 탄력적인 것으로 입증된 새로운 균주를 식별해 냈다.
연구진은 먼저 켈프 잎을 생산하는 해초의 미세 배우체(gametophyte)의 내열성을 평가했다. 이 배우체는 뉴욕 주와 메인 주 사이의 근해 해역에서 수집된 14개의 다른 개체군에서 분리되었다. 24°C의 높은 온도에 대한 내성을 테스트하기 전에 두 번째 연구 라운드까지 4.5년 동안 실험실 환경에서 재배했다.
두 번째 연구에서, 열에 더 강한 배우체(gametophytes)는 열에 더 강한 다른 균주와 교배되었다.
동시에, 내열성이 더 낮은 균주가 교배되었다.
그런 다음 연구원들은 통제된 환경에서 자손(켈프 잎)의 내열성을 테스트했다.
우즈홀 연구소의 응용물리학 및 해양공학과의 객원 연구원이자 연구의 수석 저자인 사라 곤잘레스(Sara Gonzalez)는 "설탕 켈프 개체군 사이에는 유전적 다양성이 있으므로 일부 다시마는 이미 따뜻한 온도에 대처하기 위한 유용한 적응을 가지고 있을 수 있다" 라고 말했다.
이어 "우리는 열에 강한 것으로 확인된 배우체를 교배했을 때 열에 잘 견디지 못하는 배우체의 자손들에 비해 열 스트레스 하에서 더 잘 자라는 켈프 잎을 생성한다는 것을 발견했다. 이것은 열에 강한 켈프를 키우는 방법을 이해하고 켈프 양식업자가 온난화되는 바닷물에서 수확량의 신뢰성을 높이는 데 도움이 되는 중요한 단계"라고 덧붙였다.
이 연구는 켈프 숲이 감소하고 있으며 경우에 따라 더 이상 자라지 않는 미국 북동부에서 발견되는 균주에 초점을 맞췄다.
이것은 세계에서 가장 빠르게 온난화되는 수역인 메인 만(Gulf of Maine)에서 특히 주목할만 하다.
이곳의 다시마 양식장은 바다에서 이산화탄소를 빨아들여 탄소흡수원 역할을 하며 지구온난화와의 싸움에 중요한 역할을 한다.
다시마는 또한 주변 지역의 pH 수준을 높이고 산소를 공급하여 해양산성화의 지역적 영향을 완화하는 데 도움이 될 수 있다.
양식 기술 연구 전문가이자 연구의 공동 저자인 우즈홀 연구소의 스콧 린델 (Scott Lindell)은 "다시마는 믿을 수 없을 정도로 다재다능하다. 또한 새로운 연료 공급원으로 전환 될 수 있으며 잠재적으로 온실가스와 화석연료에 대한 의존도를 줄여줄 수 있다"라고 말했다.
그는 "미래의 더 덥고 건조한 세상에서는 양식 해초보다 더 나은 바이오 연료 자원을 찾기가 어려울 것이다. 이 연구를 통해 우리는 내열성 다시마 균주의 육종을 가속화하여 산업을 유지하는 데 도움이 될 수 있다”라고 설명했다.
사라져가는 수중 숲
이번 연구는 가장 일반적으로 양식되는 켈프(kelp, 해초) 종(슈가 켈프)의 균주가 해수 온도 상승을 견디는 데 도움이 되는 자연적인 유전적 적응을 가지고 있음을 확인한데 있다고 6일자 사이언티픽어메리칸이 평가했다.
연구진은 성체 켈프의 미세한 전구체인 내열성 배우체(생식세포)를 다른 종과 교배하여 열 스트레스에서도 번성하는 유기체를 생산했다.
전 세계적으로 켈프 숲이 사라지고 있다. 일부 지역에서는 지난 10년 사이에 켈프 숲의 90% 이상이 사라졌다.
수중 켈프 정글은 바다에 생명을 지켜주는 산소를 내뿜고 탄소를 격리하며 다른 생물을 보호하고 해안선을 지키며 많은 해양 생물의 서식지로 역할이 크다.
하지만 해수 온도 상승, 질병, 중요한 해양 동물 종의 손실로 인해 켈프 군집이 급격히 축소되고 있다.
내열성 켈프 균주를 개발하면 야생 켈프 숲 복원과 해조류 양식에 모두 기여할 수 있다.
이현주기자