'군집이뤘을 때 식물도 오염 저항성 커져'…독성과학연구소 실험실서 재현

26종 455개체 식물 군집 연구소 내 재현

국가독성과학연구소 환경안정성연구센터가 화학물질의 생물다양성 연구를 위해 마련한 실내 생장 챔버.  (사진=국가독성과학연구소)

국가독성과학연구소 환경안전성연구센터 김로사·김신웅 연구진이 생물다양성과 식물 간 관계에 미치는 화학물질의 영향을 평가하는 생태독성평가 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 기존 생태독성평가는 주로 한 종류의 생물을 대상으로 이뤄지다보니 다양한 생물종이 서로 영향을 주고받는 실제 생태계의 다양성을 반영하기 어려웠다. 이러한 한계를 실험실 연구에서 극복하는 것은 생태독성 분야의 오랜 과제였다.

김로사·김신웅 등의 연구진은 여러 종류의 풀이 자라는 곳에서 자연환경에서 채취한 토양 속 휴면상태의 식물 종자를 실험실에서 발아시켜 26종, 총 455개체로 구성된 식물 군집을 재현했다.

중금속인 카드뮴으로 기술을 검증한 결과, 농도가 높아질수록 식물 군집의 풍부도와 다양성이 감소하고, 식물 간 상호연계 네트워크가 단순해지는 변화가 나타났다. 기존 단일종 평가로는 확인하기 어려웠던 군집의 구조와 생물다양성, 식물 간 관계의 변화를 하나의 실험에서 정량적으로 포착했다. 이를 통해 화학물질이 실제 생태계와 유사한 군집 수준에서 어떤 변화를 일으키는지 종합적으로 평가할 수 있음을 확인했다.

또한 군집 수준에서 나타난 영향을 기존의 단일종 실험 데이터 기반의 위해성평가 기준과 비교한 결과, 여러 식물이 함께 존재하는 군집이 외부 스트레스에 상대적으로 영향을 덜 받는 것으로 나타났다. 이는 군집을 이루는 식물 생태계가 더 강하게 환경오염에 저항하고 있음을 의미한다.

이번 연구는 기존의 개별 생물 중심 평가에서 나아가, 여러 식물이 함께 살아가는 군집 수준에서 화학물질의 영향을 평가할 수 있는 가능성을 제시했다는 데 의미가 있다. 향후 실제 생태계의 특성을 보다 충실하게 반영한 화학물질 위해성평가에 활용될 것으로 기대된다.

□ 김신웅 선임연구원은 "실제 자연과 유사하게 여러 식물이 함께 존재하는 상황을 실험실에서 재현하고, 그 변화를 정량적으로 평가할 수 있는 체계를 구축했다"며 "기존의 개별 생물 중심 평가에서 나아가, 여러 식물이 함께 살아가는 군집 수준에서 화학물질의 영향을 평가할 수 있는 가능성을 제시했다는 데 의미가 있다"고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 국가과학기술연구회 및 국가독성과학연구소의 지원으로 수행됐으며, 연구결과는 국제학술지 '환경과학 및 기술(Environmental Science & Technology)'에 9월 19일 온라인 게재됐다.
임병안 기자