[미국] 미시간대, 지오박터(Geobacter)로 독성물질 제거방법 연구
미생물이 천연자원 되찾고 유독성 오염물질 흡수에 도움될 수 있는 것 보여줘
미국 미시간주립대학(Michigan State University)의 연구원들은 미생물이 귀중한 천연자원을 되찾고 유독성 오염물질을 흡수하는 데 도움이 될 수 있다는 것을 보여주었다.
미국 국립과학재단(National Science Foundation)이 후원한 연구팀은 이 발견을 학술지 『미생물학 프론티어즈(Frontiers in Microbiology)』에 발표했다.
지질학자인 젬마 레게라(Gemma Reguera) 박사는 토양과 퇴적물에서 발견되는 지오박터(Geobacter)라고 알려진 박테리아(bacteria)와 함께 일한다. 그녀는 박테리아가 코발트(cobalt)를 만나면 어떻게 되는지 조사했다.
코발트(cobalt)는 전기 자동차용 배터리와 우주선의 합금에 사용되는 귀중하지만 점점 더 희소해지는 금속이다. 그것은 또한 인간과 박테리아를 포함한 생물들에게 독성이 있다.
젬마 레게라(Gemma Reguera) 박사는 "그것은 많은 미생물을 죽인다"라면서 "코발트(cobalt)가 세포에 침투해서 큰 피해를 입힌다"라고 말했다.
하지만 젬마 레게라(Gemma Reguera) 박사팀은 지오박터(Geobacter)가 그 운명을 벗어날 수 있을지 의심했다. 미생물은 단단한 덩어리이다. 그들은 지하수로부터 우라늄 오염물질을 차단할 수 있고 산화철을 함유한 미네랄로부터 에너지를 끌어냄으로써 스스로 전력을 공급할 수 있다.
과학자들은 미생물이 코발트(cobalt)와 어떻게 상호작용을 하는지에 대해서는 거의 알지 못하지만, 많은 연구원들은 이 독성 금속이 미생물에 너무 과하다고 믿었다.
젬마 레게라(Gemma Reguera) 연구팀은 지오박터(Geobacter)가 세포를 관통하지 않고 녹에서 금속을 추출해 죽이는 등 효과적인 코발트(cobalt) '광물'임을 밝혀냈다. 오히려, 박테리아는 본질적으로 금속으로 그들 자신을 덮는다.
젬마 레게라(Gemma Reguera) 박사는 "그들은 표면에 코발트 나노입자를 형성하고 그들을 보호하는 방패로 금속화한다"라면서 "양복을 입으면 '아이언맨(Iron Man)' 같다"라고 말했다.
젬마 레게라(Gemma Reguera) 박사는 "이 발견을 흥미로운 가능성으로 가는 문을 여는 개념 증명으로 보고 있다. 예를 들어, 지오박터(Geobacter)는 리튬 이온 배터리에서 코발트를 회수하고 재활용하는 새로운 생명공학의 기초를 형성하여 외국의 코발트 광산에 대한 국가의 의존도를 줄일 수 있다"라고 덧붙였다.
이번 발견은 또한 연구원들이 사형선고로 여겨졌던 다른 유독성 금속을 흡수하기 위한 수단으로 지오박터(Geobacter)를 연구하도록 요청한다.
젬마 레게라(Gemma Reguera) 박사는 특히 지오박터(Geobacter)가 산업공해에서 발견되는 금속인 카드뮴을 청소하는 것을 도울 수 있는지 알아보는 것에 관심이 있다.
NSF 지구과학부의 프로그램 책임자인 엔리케타 바레라(Enriqueta Barrera)는 "이 새로운 연구는 중요한 금속인 코발트의 공급 개선과 같은 환경적, 경제적 이점을 모두 가진 응용을 가능하게 할 수 있다"라고 말했다.
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How 'Iron Man' Bacteria Could Help Protect The Environment
Researchers at Michigan State University have shown that microbes are capable of a feat that could help reclaim a valuable natural resource and soak up toxic pollutants.
The U.S. National Science Foundation-funded team published its discovery in the journal Frontiers in Microbiology.
Geobiologist Gemma Reguera works with bacteria known as Geobacter, found in soil and sediment. She investigated what happens to the bacteria when they encounter cobalt.
Cobalt is a valuable but increasingly scarce metal used in batteries for electric vehicles and alloys for spacecraft. It's also toxic to living things, including humans and bacteria.
"It kills a lot of microbes," Reguera said. "Cobalt penetrates their cells and wreaks havoc."
But the team suspected Geobacter might be able to escape that fate. The microbes are a hardy bunch. They can block uranium contaminants from groundwater and can power themselves by pulling energy from minerals containing iron oxide.
Scientists know little about how microbes interact with cobalt, but many researchers believed the toxic metal would be too much for the microbes.
Reguera's team challenged that thinking and found Geobacter to be effective cobalt "miners," extracting the metal from rust without letting it penetrate their cells and kill them. Rather, the bacteria essentially coat themselves with the metal.
"They form cobalt nanoparticles on their surface and metallize themselves with a shield that protects them," Reguera said. "It's like 'Iron Man' when he puts on his suit."
Reguera sees this discovery as a proof-of-concept that opens the door to exciting possibilities. For example, Geobacter could form the basis of new biotechnology to reclaim and recycle cobalt from lithium-ion batteries, reducing the nation's dependence on foreign cobalt mines.
The discovery also invites researchers to study Geobacter as a means of soaking up other toxic metals that were believed to be death sentences. Reguera is particularly interested in seeing if Geobacter could help clean up cadmium, a metal found in industrial pollution.
"This novel research may lead to possible applications with both environmental and economic benefits, such as improving domestic supplies of cobalt, a critical metal," said Enriqueta Barrera, a program director in NSF's Division of Earth Sciences.
[출처=워터온라인(https://www.wateronline.com/doc/how-iron-man-bacteria-could-help-protect-the-environment-0001)/ 2021년 2월 4일]