[쿠키과학] 생명연 "유해조류 독성, 개체 수 아닌 성장 단계가 좌우"

한국생명공학연구원(이하 생명연)이 바닷속 유해조류의 위험도를 가르는 핵심 요인이 개체 수가 아닌 성장 단계임을 규명했다.

이에 따라 세포 밀도 중심으로 운영되던 기존 해양 안전관리 기준이 바뀔 전망이다.

생명연 생물자원센터 이준 박사팀은 해양 미생물의 성장 단계에 따라 생성되는 독소의 종류와 강도가 달라지고, 후기 단계에서 독성이 초기 대비 최대 5배까지 증가한다는 것을 확인했다.

해양에 존재하는 미세조류 중 일부는 강력한 신경독소인 마비성 패류독소를 생성한다.

이 독소는 조개류 등에 축적돼 사람이 먹을 경우 신경마비 등 심각한 중독을 유발할 수 있다. 

지금까지 해양 당국은 이 같은 위험을 관리하기 위해 해수 속 유해조류의 개체 수를 기준으로 경보 발령이나 채취 제한을 결정했다.

하지만 동일 수준의 개체 수에도 독성 강도가 크게 달라지는 사례가 반복적으로 나타나면서 기존 방식의 한계가 지적됐다.

연구팀은 이를 검증하기 위해 세계 해양에 널리 분포하는 와편모류 미생물 ‘센트로디늄(Centrodinium punctatum)’을 대상으로 30일간 배양 실험을 진행, 세포 성장 과정을 초기·중기·후기 세 단계로 나누고 단계별 나타나는 독소 변화를 비교 분석했다.

그 결과 초기 단계에서는 상대적으로 독성이 낮은 삭시톡신이 주로 생성됐다. 

반면 성장 후기에는 고독성 유사체인 고니오톡신(GTX1, GTX2)이 빠르게 증가하면서 전체 독성 수준이 크게 올랐다.

연구팀은 이런 변화가 단순한 시간 축적 효과가 아닌, 세포 발달 과정에 따라 정교하게 조절되는 현상임을 규명했다. 

실제 세포 크기가 50㎛ 이상으로 커지고, 엽록체 형광이 감소하며, 세포벽이 두꺼워지는 특정 시점에서 독소 생성 관련 유전자 활성이 집중적으로 증가했다.

이 같은 결과는 수치상으로는 감소 국면이라도 세포가 고독성 단계에 진입하면 해양 생태계와 인체에 미치는 영향은 오히려 커져 개체 수가 감소하는 시기에도 위험이 커질 수 있음을 의미한다.

또 연구팀은 세포 크기 변화와 형태적 특징을 독성 증가를 예측하는 지표로 활용할 수 있다는 점도 확인했다. 

이 정보를 영상 기반 모니터링 시스템과 결합하면 독성 급증 시점을 사전에 포착하는 조기 경보 체계 구축이 가능하다.

이번 연구는 유해조류 대응 전략에 대해 개체 수 중심 관리에 성장 단계 정보를 결합하면 위험도 평가의 정확도를 높이고, 적조 대응 시기 판단 등 현장 대응을 보다 과학적으로 정교화할 수 있을 것으로 기대된다.

이 박사는 “미생물은 단순히 많이 존재할 때보다 특정 성장 단계에서 더 높은 위험성을 보인다”며 “성장 단계를 반영한 관리 기준을 도입하면 해산물 안전과 해양 환경 보호 수준을 동시에 끌어올릴 수 있을 것”이라고 설명했다.

한편, 이번 연구결과는 지난 3월 15일 국제학술지 ‘Journal of Hazardous Materials’에 게재됐다.
 (논문명: Temporal dynamics of cellular differentiation and paralytic shellfish toxin diversification in Centrodinium punctatum)