온실가스의 증가와 그에 따른 기후 위기로 인해 과학자들은 이산화탄소 격리에 관해 고정관념에서 벗어나 생각하게 되었습니다. 연구원들은 산소를 생성하고 이산화탄소를 포착하며 극한 환경에도 저항하는 살아있는 시아노박테리아를 포함하는 페인트를 만들었습니다. 이는 새로운 페인트가 우주를 포함한 다양한 영역에서 사용될 수 있음을 의미합니다.
우리는 이미 시아노박테리아, 즉 남조류가 광합성 특성으로 인해 새로운 녹색 물질의 구성 요소로 제안되는 것을 보았습니다.
시아노박테리아는 광합성을 통해 이산화탄소를 고정하고 이를 유기화합물로 전환합니다. 열악한 환경에서도 효율적으로 광합성을 할 수 있습니다. 또한 빠르게 성장하며 대부분의 경우 유전자 변형이 가능합니다.
영국 서리대학교 연구진이 시아노박테리아의 일종을 함유하고 산소를 생성하고 이산화탄소를 흡수하는 수성 페인트를 개발했는데, 이를 '그린 리빙 페인트'라고 부른다.
해당 연구의 교신저자인 Suzie Hingley-Wilson은 "대기 중 온실가스, 특히 이산화탄소가 증가하고 지구 온도 상승으로 인한 물 부족에 대한 우려가 커지면서 혁신적이고 환경 친화적이며 지속 가능한 재료가 필요합니다. 기계적으로 견고하고 즉시 사용 가능한 바이오 코팅(또는 '리빙 코팅')은 물 집약적인 바이오리액터 공정에서 물 소비를 줄임으로써 이러한 과제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다."라고 말했습니다.
연구진은 다공성이지만 기계적으로 견고한 코팅에 대사적으로 활성인 시아노박테리아를 고정시켜 탄소를 고정하고 산소를 생성할 수 있도록 하는 방법에 착수했습니다. 그들은 세 가지 유형의 시아노박테리아를 비교한 결과 Chroococcidiopsiscubana가 가장 좋은 성능을 발휘한다는 사실을 발견했습니다. C. cubana는 극한의 온도와 pH, 고농도의 염분, 건조한 환경 및 방사선을 견딜 수 있는 "극한성" 균주입니다.
연구 과정은 비교적 간단합니다. 연구진은 시아노박테리아를 물 속의 고분자 입자로 만든 바이오 코팅에 고정시킨 다음 완전히 건조하고 재수화했습니다. 그들은 사용된 다른 종과 비교하여 Chroococcidiopsis가 여전히 생존 가능하고 산소 생산량이 꾸준히 증가하여 하루 바이오매스 1g당 0.4g의 산소를 생산한다는 사실을 발견했습니다. 한 달 동안 용존 산소를 지속적으로 측정한 결과 활동이 감소하는 징후가 나타나지 않았습니다. 그들은 탄소 포집이 하루에 바이오매스 1g당 0.31g의 이산화탄소로 추정되었습니다.
연구자들은 그들의 결과가 호극성 시아노박테리아가 우주 공간을 포함한 바이오코팅 및 기타 생명공학에 이상적인 후보임을 시사한다고 말했습니다.
이번 연구의 제1저자인 시몬 크링스(Simone Krings)는 "광합성 시아노박테리아는 가뭄이나 높은 수준의 자외선과 같은 극한 환경에서도 생존할 수 있는 특별한 능력을 가지고 있습니다. 이는 화성 식민지화의 잠재적 후보가 됩니다."라고 말했습니다.
향후 연구에서는 이 시아노박테리아 균주를 바이오코팅으로 사용하는 것을 최적화하는 데 중점을 둘 것입니다.
이번 연구는 미생물학 스펙트럼(Microbiology Spectrum) 저널에 게재되었습니다.