미생물 포식자의 공동체는 하수의 박테리아 공동체 구성에 영향을 미친다. 이것은 수처리의 효율성에 영향을 미치는 미생물 집단의 계절적 변화를 설명한다.

이것은 독일 쾰른대학 동물학 연구소(University of Cologne’s Institute of Zoology)의 닐스 헥(Nils Heck)과 케네스 듀맥(Kenneth Dumack) 박사가 수행한 연구의 결과이다. 

이 연구는 ‘미세 진핵생물 포식자들이 하수 마이크로바이옴을 형성한다(Microeukaryotic predators shape the wastewater microbiome)’라는 제목으로 8월 15일자 『워터 리서치(Water Research)』 저널에 발표되었다.

하수처리장에서는 하수를 효과적으로 처리하기 위해 서로 다른 미생물의 정밀하게 조정된 상호작용이 발생한다. 하지만, 수처리에 관련된 미생물의 상당 부분은 아직 알려지지 않았다.

하수를 정화하는 역할을 하는 유익한 박테리아 외에도, 그들의 포식자들 중 많은 것들이 생물반응기(bioreactors)에서도 발견될 수 있다. 그러나, 이 포식자들이 하수처리에 영향을 미치는지, 어느 정도까지 영향을 미치는지에 대해서는 아직까지 알려진 것이 거의 없다.

하수처리장이 도입된 이래로 계절이 하수 속 세균 군집에 영향을 미치고, 따라서 수처리의 효율성에도 영향을 미치는 것으로 알려져 왔다. 그런데 왜 그럴까?

결국, 박테리아는 내재된 시간 감각을 가지고 있지 않다. 계절 변화는 다양한 요인의 결과이기 때문에 이 질문은 결코 사소한 것이 아니다. 가장 잘 알려진 요인은 확실히 온도와 빛의 조건이다. 그러나, 하수의 화학적 구성, 강수량, 그리고 다른 많은 요인들도 일년 내내 변화에 따라 달라진다.

그렇다면 이러한 요인들 중 어떤 것이 계절에 따라 박테리아 집단을 변화시키는 것일까?

이번 연구를 이끈 케네스 듀맥(Kenneth Dumack) 박사는 “우리는 주변 온도의 계절적 변화가 박테리아 공동체의 변화를 설명할 수 없다는 것을 발견했다. 이것은 우리를 놀라게 했고, 그래서 우리는 박테리아 집단의 변화를 설명할 수 있는 다른 요인을 찾았다”라고 말했다.

또 이 연구의 제1저자인 닐스 헥((Nils Heck) 연구원은 “우리는 아메바(amoebae), 섬모충(ciliates) 그리고 또한 윤충류(rotifers)와 같은 미생물 포식자들의 공동체가 박테리아 공동체의 구성을 어느 정도 설명할 수 있다는 것을 발견했다”라면서 “이 포식자들은 차례로 주변 온도에 의존한다. 따라서, 온도 요인은 포식자들의 공동체를 통해 박테리아에 간접적인 영향을 미친다”라고 강조했다.

새로운 발견은 무엇보다도 부적절하게 처리된 하수에서 발생할 수 있는 건강 위험을 피하기 위해 소위 하수처리의 ‘블랙박스(black box)’에 대한 더 나은 이해에 기여한다.

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Microbial predators cause seasonal fluctuations in wastewater treatment

Seasonal temperature fluctuations only have an indirect influence on the bacterial community in wastewater / study published in ‘Water Research’

The community of microbial predators influences the composition of the bacterial community in wastewater. This explains seasonal variations in the microbial community that affect the efficiency of water treatment. 

This is the result of a study conducted by Nils Heck and PD Dr Kenneth Dumack from the University of Cologne’s Institute of Zoology. 

The study has been published under the title ‘Microeukaryotic predators shape the wastewater microbiome’ in the journal Water Research.

In wastewater treatment plants, a precisely coordinated interaction of different microorganisms takes place in order to effectively treat wastewater. However, a large part of the microorganisms involved in water treatment is still unknown. 

In addition to the beneficial bacteria that are responsible for purifying wastewater, many of their predators can also be found in the bioreactors. However, little is known so far about whether and to what extent these predators influence wastewater treatment.

Since the introduction of wastewater treatment plants, it has been known that the seasons influence the bacterial community in wastewater, and thus also the efficiency of water treatment. But why is this so?

After all, bacteria do not possess an inbuilt sense of time. This question is by no means trivial, as seasonal changes are the result of a variety of factors. 

The best-known factors are certainly temperature and light conditions. However, the chemical composition of the wastewater, precipitation amounts and many other factors also vary with the changes throughout the year.

So which of these factors causes the bacterial community to change over the seasons? 

PD Dr Kenneth Dumack, the leader of the study, explained, “We found that seasonal variation in ambient temperature cannot explain the variation in the bacterial community. This surprised us, so we looked for another factor that could explain the variation in the bacterial community.” 

Nils Heck, first author of the study, added, “We found that the community of microbial predators, such as amoebae, ciliates and also rotifers, can explain the composition of the bacterial community to a certain extent. These predators are in turn dependent on the ambient temperature. Thus, the temperature factor represents an indirect influence on the bacteria through the community of predators.”

The new findings contribute to a better understanding of the so-called ‘black box’ of wastewater treatment in order to avoid, among other things, health risks that can arise from inadequately treated wastewater.

[출처=쾰른대학(University of Cologne)
(https://portal.uni-koeln.de/en/universitaet/aktuell/press-releases/single-news/microbial-predators-cause-seasonal-fluctuations-in-wastewater-treatment) / 2023년 7월 10일]

[논문출처=워터리서치(Water Research)(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135423007297) / 2023년 8월 15일자]

[번역 = 배철민 편집국장]