[뉴스스페이스=이종화 기자] 중국의 해양 과학자들이 세계에서 가장 깊은 것으로 알려진 해저 블루홀의 산소가 고갈된 깊은 곳에서 약 1,730종의 서로 다른 바이러스를 발견했으며, 이는 과학계에 거의 알려지지 않은 미생물 생명체로 가득한 숨겨진 생태계를 드러냈다.

newatlas, timesofindia.indiatimes, dailygalaxy, moneycontrol, frontiersin, uwphotographyguide에 따르면, 중국과학원 연구진이 수행한 이번 발견은 남중국해에 위치한 거대한 해양 싱크홀로 해저 약 1,000피트(약 300미터) 깊이까지 이르는 용러 블루홀(Yongle Blue Hole, YBH), 속칭 '드래곤 홀'을 중심으로 이루어졌다.

학술지 Environmental Microbiome에 게재된 연구 결과에 따르면, 검출된 바이러스의 약 77%는 이전에 기록된 적이 없으며 기존 데이터베이스와 일치하지 않는 것으로 나타났다.

중국과학원 산하 심해과학연구소 연구팀은 2021년 4월 산소존(oxic zone, 수심 60~80m)과 무산소존(anoxic zone, 120~140m)에서 채취한 수돗 샘플을 메타게노믹 분석한 결과, 검출된 바이러스의 70% 이상이 꼬리파지 클래스인 Caudoviricetes(1,026개)와 Megaviricetes(205개)에 속하며, Kyanoviridae, Phycodnaviridae, Mimiviridae 계열이 주를 이루는 것으로 밝혀졌다.

이 중 약 77%(1,239개 vOTUs)가 기존 데이터베이스와 일치하지 않는 신규 바이러스로, 특히 무산소 깊은 층에서 12개 바이러스 과(family)가 용러 블루홀에만 독점적으로 존재하는 것으로 분석됐다. 연구팀은 바이러스-숙주 연결망 분석에서 Patescibacteria(69개 연결), Desulfobacterota, Planctomycetota 등 혐기성 미생물이 주요 숙주로 지목되며, 이들 바이러스가 광합성, 탄소 고정, 메탄·질소·황 대사 등 생지화학 순환을 조절하는 보조 대사 유전자(AMGs, 총 301개)를 보유했다고 강조했다.

독보적 수중 실험실: 산소 제로의 층상 생태계

용러 블루홀은 지름 162.3m, 깊이 300.89m로 형성된 탄산염 암석 동굴로, 입구가 좁아 외부 해수와 거의 교류하지 않아 수직 층화가 극심하다. 표층 산소존(0~80m, DO 4.6mg/L) 아래 80~115m 화학전이대(chemocline)를 지나 무산소존(115m 이하, DO ~0.3mg/L)으로 전환되며, 황화수소(H2S) 농도가 130m 이하에서 0.6mg/L로 안정화된다.

이 환경에서 어류나 조류는 100m 이상 생존 불가하나, 황 산화균(Thiomicrorhabdus, Sulfurimonas, 90% 비중)과 황 환원균(Desulfatiglans, Desulfobacter)이 화학합성(chemosynthesis)으로 번성하며, 바이러스는 이들 미생물 개체수를 10~40% lysing(용해)하며 영양 순환을 촉진한다. 무산소 II존(140m 이하)에서는 Tectiliviricetes 클래스가 750배 풍부하며, 이는 Corticoviridae와 Chaacviridae 속에 속한다.

인간 무해, 생태 조절자 역할 부각

발견된 바이러스는 박테리오파지(bacteriophage) 중심으로 인간 감염이 불가하며, 오히려 고립 생태계에서 미생물 균형을 유지하는 핵심 역할을 한다. 연구는 바이러스가 lytic(용해형, 48.61%) 생활사 전략을 주로 채택하며, 392개 MAGs(메타게놈 조립 게놈) 중 30.87%(121개)에 연결된 숙주를 통해 HGT(수평 유전자 전달)를 유발, 미생물 적응을 돕는다고 분석했다.

특히, 무산소존 AMGs는 동화성 황 환원(assimilatory sulfur reduction), 메탄 생성(methanogenesis), 암모니아 산화 등에 관여하며, TOC(총유기탄소) 감소와 질소 화합물 증가 패턴을 설명한다. 이는 남중국해 개방 해역(SCS)과 비교해 용러 홀 바이러스가 77% 독자적임을 강조한다.

미래 탐사: 첨단 로봇과 잠수정 동원

중국 제1해양연구소(FIO) 연구팀은 향후 첨단 무인 잠수정과 로봇 샘플러를 투입해 바이러스 DNA 서열 추가 분석과 전 세계 블루홀(벨리즈 그레이트 블루홀, 타암 자 등) 비교를 계획 중이다. 2023년 미생물 연구에서 294개 균주(혐기성 중 22.2% 신종) 분리 성공처럼, 이번 연구는 지구 극한 생명과 외계 생태계(유로파 위성 등) 모델링에 기여할 전망이다.