미국 노스웨스턴대 루드밀라 아리스틸드 교수팀은 7일 미국 화학회(ACS) 학술지 환경 과학 및 기술(Environmental Science & Technology)에서 강과 폐수 속 플라스틱 표면에서 발견되는 코마모나스(Comanonas) 박테리아가 효소로 나노 플라스틱을 원료 물질 상태로 분해해 먹이로 이용하는 것으로 나타났다고 밝혔다.

연구팀은 코마모나스 박테리아가 플라스틱을 어떻게 나노 플라스틱으로 분쇄하고 분해하는지 밝혀냈다며 이 발견이 플라스틱 쓰레기를 완전히 제거할 수 있는 박테리아 기반 설루션 개발 가능성을 열어줄 것이라고 말했다.

PET는 전 세계 플라스틱 사용량의 12%를 차지하고, 폐수 속 미세 플라스틱의 50%를 차지하는 물질로 쉽게 분해되지 않아 플라스틱 오염의 주범 중 하나로 꼽힌다. 현미경으로 PET 표면을 관찰한 결과 C. 테스토스테로니 박테리아는 PET를 나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 크기로 분쇄하는 것으로 확인됐다.

또 이렇게 분쇄된 나노 플라스틱은 다시 박테리아가 분비하는 특정 효소에 의해 고분자를 형성하는 단위 블록인 단량체로 분해되며, 박테리아는 이 단량체를 먹이로 섭취하며 성장하는 것으로 나타났다.

연구팀은 이어 박테리아 세포 내부의 모든 효소를 측정할 수 있는 오믹스(onmics) 기술을 통해 C. 테스토스테로니가 PET에 노출됐을 때 특정 효소 하나가 발현된다는 사실을 확인했다. 또 이 박테리아의 유전자를 조작해 효소가 발현되지 않게 하자 플라스틱 분해 능력이 사라지거나 현저히 감소했고, 플라스틱 분해 능력이 없던 박테리아에 이 유전자를 삽입하면 플라스틱 분해 능력이 생기는 것으로 밝혀졌다.

아리스틸드 교스는 "이 연구는 폐수 박테리아가 플라스틱을 나노미터 크기로 조각내고 이를 원료물질로 분해해 먹이로 사용할 수 있다는 것을 처음으로 체계적으로 입증했다'며 "이 박테리아의 플라스틱 분해 효소를 최적화해 활용하면 환경 내 플라스틱을 제거하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다.

◆ 출처 : Environmental Science & Technology, Ludmilla Aristilde et al., 'Mechanisms of polyethylene terephthalate pellet fragmentation into nanoplastics and assimilable carbons by wastewater Comamonas', http://dx.doi.org/10.1021/acs.est.4c06645