서태평양 열수분출공 주변에 서식하는 홍합(Bathymodiolus sp.)과 털달팽이(Alviniconcha boucheti)의 공생세균 군집 및 대사 특성 비교

Abstract

심해 열수분출공은 고온, 고압 및 각종 가스와 무기물질(수소, 메탄, 황화수소, 철 등)이 다량 방출되는 극한 환경이다. 이러한 열수 환경에서 서식하고 있는 다양한 저서생물의 체내·외에 서식하는 공생세균은 숙주에게 에너지를 효율적으로 제공하여 그들의 생존(에너지 생성, 번식 등)에 필수적인 역할을 한다. 따라서 열수분출공 주변에 서식하는 홍합과 털달팽이 같은 생물 내 공생세균의 주요 군집과 생태/생리학적 정보는 숙주 생물의 생존 전략을 규명하기 위한 중요한 정보를 제공한다. 하지만 열수분출공과 같이 극한 환경에서의 저서동물의 생존전략 및 적응을 이해하기 위해 공생세균의 주요 군집과 기능을 파악하려는 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 서태평양 북피지분지 열수분출공 주변에서 채집한 홍합(Bathymodiolus sp.)과 털달팽이(Alviniconcha boucheti)로부터 분리한 공생 세균의 군집을 파악하여 홍합과 털달팽이의 대사과정을 비교하고자 한다. 홍합과 털달팽이의 공생세균의 강(class) 수준에서의 군집 분석 결과에서, 홍합에서는 Gammaproteobacteria가 96.9%로 가장 우세한 군집으로 나타났지만, 털달팽이의 공생세균의 분석 결과에서는 Epsilonproteobacteria가 98.1%로 대부분을 차지하고 있었다. 속(genus) 수준에서 분석한 결과, 심해 홍합에서는 Thioglobus가 95.7%로 주요 미생물로 나타났으며, 그 다음으로는 Sulfurovum이 2.69%로 나타났다. 털달팽이의 경우 Sulfurimonas가 97.7%로 가장 우세한 속으로 밝혀졌으며, 그 다음 주요 속으로 Sulfurovum이 0.368%로 나타났다. 심해홍합과 털달팽이 내 우세하게 나타난 공생세균의 군집인 Thioglobus속이나 Sulfurimnas속, Sulfurovum속 미생물 모두 황 산화를 하며 질산염을 환원하는 공통적 역할을 보이고 있다. 추가적으로 공생세균과 숙주생물 간의 질소 대사 관계를 이해하기 위해 공생세균의 질소 대사 관련 기능 유전자 분석과 숙주생물의 질소 안정동위원소비를 분석하여 두 생물의 질소 에너지 공급과정과 대사 경로를 예측하였다. 결과적으로 털달팽이와 홍합은 질소 관련 대사경로가 다르며 에너지 습득에 있어서 서로 다른 지위를 가지는 것으로 확인되었다.