포플러나무...유전공학 통해 대기 중 유해가스 잡았다

황원희 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2020-01-09 21:19:34
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[환경미디어= 황원희 기자] 나무는 지구상에서 가장 풍부하고 다양한 재생가능한 물질자원이며 에너지원으로 여겨지고 있다. 산업이 발달하고 생활수준의 향상 및 인구 증가에 따른 목재, 펄프의 수요는 지속적으로 증가하고 있다.
 

▲포플러 나무는 대기오염의 원인이 되기도 한다

산림생명공학은 또한 기후변화에 대처하게 해준다. 개발된 나무들은 극한의 기후를 견디고 더 많은 탄소를 비축함으로써 대기 온실가스농도를 더 감소시킬 수 있다. 산림생명공학은 임지의 생산성을 높여줌으로써 토지를 보존시킨다. 또한 생명공학 기술로 개발된 나무들은 오염된 토양이나 공기를 정화시키고 복원시켜 우리 환경을 더 건강하게 만들어 줄 수 있다.

 

이렇듯 나무 중에는 환경적으로 이점이 있는 것도 있지만 포플러 나무는 대기 중 가스를 배출해 대기오염을 악화시켜 기후변화의 원인이 되기도 한다.

 


애리조나 대학 연구진은 이같은 내용을 국립과학원 회보지(Proceedings of the National Academy of Sciences) 에 게재했는데 포플러 농장은 15년 전에 사용된 토지의 두배 이상인 36,294평방마일에 달하고 있는 것으로 나타났다. 포플러 나무는 급속하게 자라는 성질을 갖고 있으며 바이오연료와 그밖에 제품들, 제지. 팔렛, 합판, 가구 등의 원자재가 되기도 한다.

 

야자나무와 유칼립투스를 포함해 농경지에 사용되는 포플러와 다른 나무들은 고온현상과 가뭄과 같은 기후 스트레스에 반응해 이소프렌을 방출한다. 이소프렌은 보호 분자를 생성하기 위한 세포 과정을 신호화함으로써 스트레스를 완화시키지만 휘발성이 강해 매년 수백만톤이 대기 중으로 유츌된다.

 

 이소프렌은 배기관 오염이 만들어내는 가스와 반응해 오존을 생성하는데 이는 호흡기에 자극을 준다. 이소프렌은 또한 상당한 수준의 대기 에어로졸 생성을 유발해 지구에 도달하는 직사광선의 양을 감소시켜 냉각 효과를 준다. 그로 인해 대기 중 메탄의 지구온난화 잠재력을 증가시킨다. 온난화 효과는 냉각 효과보다 더 클 가능성이 많다. 방출된 이소프렌은 호흡기 건강을 악화시키고 대기를 온난화시킨다. 

 

 애리조나 대학 연구진은 이소프렌을 생산하지 않도록 유전적으로 개조한 포플러를 오리건 애리조나에 있는 농장에서 3~4동안 실험을 지속했다.


이들은 이소프렌 생산이 유전적으로 억제된 나무들이 광합성이나 바이오매스 생산 면에서 나쁜 영향을 받지 않는다는 점을 발견했다. 나무들은 셀룰로오스를 도출할 수 있었고, 바이오연료 생산에 사용되는 것은 물론 이소프렌을 생산하고 있는 나무만큼 성장할 수 있었다. 이는 애리조나 농장의 경우 스트레스가 많은 기후에서 이소프렌의 보호역할을 고려해 보면 놀라운 발견이었다.
 

포플러를 수정하기 위해 연구진은 RNA 간섭이라고 알려진 유전공학 도구를 사용했다. RNA는 각 세포의 DNA로부터 단백질 코딩 지시를 전달하는데 이것은 유기체의 유전코드를 갖고 있다. 이 연구를 협업한 독일 뮌헨의 헬름홀츠 연구센터의 생화학적 식물병리학 연구소 과학자들은 나무를 수정하기 위한 유전적 도구와 생화학적 경로 사용의 변화를 밝혀낸 단백질 분석을 개발했다.
 
그밖에 프틀랜드 주립대, 리버사이드 캘리포니아 대학교, NASA 고다드 우주비행센터, 독일 그리프스발트에 있는 미생물학 연구소도 이 연구를 협업했다.

 

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