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바닷속 나노플라스틱, 해양 먹이사슬로 식자원까지 전이 가능

- 간접 노출된 나노플라스틱에 의한 소화효소 활성 저해 정량화 -

□ 국내 연구진이 해양 먹이사슬을 통해 나노플라스틱에 간접적으로 노출된 참조기의 소화 기능이 저해될 수 있음을 밝혀냈다.

□ 한국연구재단(이사장 이광복)은 안윤주 교수 연구팀(건국대학교, 제1저자 김리아 석ㆍ박사통합과정)이 소비율이 높은 식자원인 참조기를 대상으로 나노플라스틱 간접 노출에 관한 연구를 진행한 결과, 나노플라스틱이 먹이망*을 통해 전이되며 소화효소** 활성을 저해한다는 사실을 규명했다고 밝혔다.

* 먹이망 : 생태계 내에서 포식자와 피식자의 관계가 복잡하게 상호연결된 구조

** 소화효소 : 음식물의 분해와 영양소 흡수를 돕는 역할

□ 최근 세계적으로 플라스틱 오염이 심화됨에 따라 다양한 환경에서 5mm 미만 크기의 미세플라스틱이 검출되고 오염농도가 누적되어 미세ㆍ나노플라스틱이 생물과 사람의 건강에 미치는 영향에 대한 국민적 우려가 증대되고 있다.

○ 미세ㆍ나노 플라스틱이 영양단계를 통해 순차적으로 포식자 생물에게 전이되는 사실은 알려졌으나, 이에 따른 상위포식자 생물의 영향을 평가한 것은 매우 제한적으로 보고되어왔다.

○ 특히 사람의 단백질 공급원으로 사용되는 식자원인 생선류의 경우, 소비율이 높은 어종을 대상으로 한 연구는 많이 이루어지지 않았다.

□ 이에 연구팀은 나노플라스틱을 간접적으로 섭취한 해양생물에게 나타나는 영향을 비교 분석하였다.

○ 실험은 형광 현상을 일으키는 190nm의 구형 폴리스티렌 나노플라스틱을 오염시킨 환경에 미세조류*(Dunaliella salina)를 배양한 뒤 이를 먹이로 섭취한 소형갑각류를 참조기에 제공하였다.

○ 형광물질을 식별할 수 있는 형광현미경으로 참조기의 소화관 내를 관찰한 결과, 나노플라스틱이 참조기에 전이되었다는 사실을 확인하였으며 24시간 뒤에도 소화관 내에서 나노플라스틱이 관찰되었다.

* 미세조류 : 바다와 민물에 서식하는 단세포 광합성 생물로 흔히 식물 플랑크톤이라고 불리는 생물

□ 나아가 나노플라스틱은 미세조류, 소형갑각류, 참조기에 악영향을 미치는 것으로 나타났는데, 미세조류가 나노플라스틱에 오염된 이후 소형갑각류가 이를 섭취할 경우, 장관 벽이 손상되었으며, 이는 나노플라스틱이 타 해양생물에 간접적으로 노출될 때 그 영향이 나타날 수 있음을 시사한다.

○ 또한 소화효소인 알파 아밀라아제 활성도를 측정하였고 일반 참조기 대조군보다 소화효소의 활성이 39% 감소하는 것으로 소화 기능이 저해됨을 정량화하였다.

□ 안윤주 교수는 “이번 성과는 나노플라스틱이 유발하는 독성을 소화기능 저해로 정량화하여 직관적으로 사람에게 미치는 영향을 제시한 것”이라고 전하며, “환경에 존재하는 나노플라스틱이 영양단계를 거쳐 사람이 섭취하는 식자원에 영향을 끼칠 수 있음을 보여준 사례”라고 덧붙였다.

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업으로 수행된 이번 연구성과는 환경과학분야 국제학술지인 ‘저널 오브 해저드스 머티리얼스(Journal of Hazardous Materials)’에 8월 4일 온라인 게재되었다.

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연구이야기

1. 연구의 필요성

○ 세계적으로 플라스틱 오염이 심화됨에 따라 다양한 환경에서 5 mm 미만 크기의 미세플라스틱이 검출되고 있다. 이에 따라, 오염농도가 누적되는 미세플라스틱과 나노플라스틱이 생물에 미치는 영향과 축적 및 사람의 건강에 대한 국민적 우려가 증대되고 있다.

○ 환경중의 미세·나노플라스틱이 영양단계를 통해 순차적으로 포식자 생물에게 전이되는 사실은 알려졌으나, 이에 따른 상위포식자 생물의 영향을 평가한 것은 매우 제한적으로 보고되어왔다. 특히, 생선류는 해양생물 중 상위포식자에 속하며 사람이 동물성 단백질을 섭취하는 식자원으로 소비됨에도 불구하고, 실제 식자원으로서 소비율이 높은 어종에 대한 영향을 파악한 연구가 거의 보고된 바 없다.

2. 연구내용

○ 국내·외 서식하는 해양생물 3종 (Dunaliella salina 미세조류, Artemia franciscana 소형갑각류, Larimichthys polyactis 참조기)를 대상시험종으로 선정하였으며, 190 nm의 구형 폴리스티렌 나노플라스틱을 모델 나노플라스틱으로 선정하였다.

○ 이에 본 연구에서는 나노플라스틱에 노출된 조류를 알테미아에 먹이로 제공한 뒤, 이를 섭취한 소형갑각류를 참조기에 최종 먹이로 제공하여 나노플라스틱을 간접적으로 섭취한 해양생물에게 나타나는 영향을 비교 분석하였다.

○ 특히, 나노플라스틱이 3단계에 걸쳐 최종포식자인 참조기에 노출되었을 때 나타나는 영향을 확인하고자 생물체의 대표적인 소화효소인 알파 아밀라아제를 분석하였다.

○ 결과적으로, 나노플라스틱은 미세조류, 소형갑각류, 참조기에 악영향을 미치는 것으로 나타났는데, 미세조류가 나노플라스틱에 오염된 이후 소형갑각류가 이를 섭취할 경우, 장관벽이 손상되었으며, 이는 나노플라스틱이 타 해양생물에 간접적으로 노출될 때에 그 영향이 나타날 수 있음을 시사한다.

○ 참조기는 나노플라스틱에 간접적으로 노출된 후와 24시간 뒤에도 소화관 내에서 나노플라스틱이 관찰되었으며, 완전히 배출되지 않는 것으로 나타났고, 소화효소의 활성이 39% 감소하는 것으로 확인되었다.

3. 연구성과/기대효과

○ 본 연구는 식자원으로 소비되는 참조기가 나노플라스틱에 오염될 경우 체내에서 완전히 배출되기 전 소화효소의 활성을 저해한다는 사실을 발견함으로써 환경 중 미세·나노플라스틱이 영양단계를 거쳐 사람이 섭취하는 식자원에 영향을 끼칠 수 있음을 보여주었다.

○ 결과적으로, 미세·나노플라스틱의 오염이 환경적 측면과 아울러, 인체 및 사회경제학적으로도 영향을 미칠 수 있다는 사실을 인식하는 계기가 될 수 있다.

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