남서태평양 및 인도양 중앙해령 열수분출공 생물의 영양단계 파악: 아미노산의 질소 안정동위원소비 활용

Abstract

심해 열수분출공에서 서식하는 생물 중에는 체내 조직이나 체외에 화학독립영양세균(chemoautotroph)을 공생시키며 성장에 필요한 에너지를 얻는 숙주생물들이 있다. 공생세균의 종 다양성에 대한 연구는 증대되고 있지만 숙주생물이 공생세균의 영양분에 얼마나 의존하는지는 아직 불분명하다. 본 연구는 남서태평양 북피지 분지 열수와 인도양 중앙해령 열수에 서식하는 공생세균을 가진 숙주생물(열수 홍합, 털고둥, 새우)의 영양단계를 산출하고 독립영양 공생세균의 영양분 의존도를 예측하였다. 영양단계를 산출하는 방법으로는 생물 체내 아미노산(AA)의 질소 안정동위원소비(δ15NAA)를 활용하였다. δ15NAA는 먹이원의 δ15N 측정값 없이도 생물의 영양단계를 산출할 수 있어 열수처럼 질소원의 δ15N에 대한 연구가 부족한 환경에서 먹이망을 해석하는데 유용한 지표가 된다. 북피지 분지에서 획득한 Bathymodiolus sp. 홍합과 인도양 Gigantidas vrijenhoeki 홍합의 영양단계는 2.1 ± 0.1과 1.9 ± 0.2로 연안에서 발견되는 전형적인 이매패류(1차 소비자)의 영양단계를 갖는 반면, 인도양 Bathymodiolus marisindicus 홍합은 2.3 ± 0.2로 잡식동물의 위치를 차지하였다. Alviniconcha(속) 털고둥의 영양단계는 두 열수에서 뚜렷한 차이를 보였으며, Alvinocaris sp.와 Rimicaris sp. 새우의 영양단계는 동일한 인도양 열수 지역 내에서도 1.8 ± 0.1과 3.3 ± 0.1으로 종 간의 차이를 보였다. 열수 생물의 에너지원으로써 재생산된 유기물의 기여를 예측하기 위해 미생물 재합성 지수(microbial resynthesis index, ΣV)를 계산한 결과, 열수 생물의 영양단계가 높을 수록 재합성된 아미노산의 기여도가 증가하는 양상을 확인하였다. 특히 Rimicaris sp. 새우에서 ΣV가 가장 높아(5.5 ± 0.6) 생물의 사체(detritus)나 재생산된 유기물을 직접 또는 간접적으로 사용하는 것으로 예측된다. 최종적으로 본 연구를 통해 일부 숙주생물은 공생세균을 가지고 있음에도 불구하고 공생세균에만 에너지를 의존하지 않고 그 외 영양분을 섭취하는 것을 알 수 있었으며 향후 생물종이나 지역에 따라 섭식생태가 달라지는 요인에 대한 추가 연구가 요구된다.