동해 가스하이드레이트 내포 퇴적물에서 메탄방출차이에 따른 메탄관련 고세균의 지질생체지표 차이 및 군집 다양성 연구

Abstract

본 연구에서는 동해 대륙사면(UBGH 2-3)과 울릉분지(UBGH 2-10) 퇴적물에서 방출되는 메탄의 방출차이에 따라 혐기성 메탄산화(AOM)를 수행하는 메탄 산화 고세균과 황 환원 박테리아(SRB)로 이루어진 미생물 군집의 지질생체지표 특성 차이 및 군집 다양성을 이해하는데 있다. 각 연구정점간의 분석된 지질생체지표 (PMI, Crocetane, archaeol, hydroxyarchaeol, diploptene, fatty acid)의 농도는 다른 구간에 비하여 황산염 메탄 전이지대(SMTZ)구간에서 상대적으로 높게 검출되었으며 지질생체지표(archaeol, hydroxyarchaeol)의 δ13C (- 73.3 ‰ ~ -102.7 ‰)값은 다른 구간에 비하여 매우 가벼운 값이 검출됨에 따라 혐기성 환경에서 AOM를 수행하는 메탄소비고세균(Methatrophic)들이 SMTZ구간에서 메탄소비활동이 활발히 수행하는 것으로 파악되었다. 한편 지질생체지표의 농도비(archaeol / hydroxyarchaeol)를 통해 메탄과 관련된 고세균 군집의 다양성을 파악 할 수 있으며 분석된 농도비를 통해 메탄의 방출이 활발한 UBGH 2-3에서는 ANaerobic MEthanotrophic(ANME)-1,2 군집이 구간별로 서로 공존하고 있음을 파악할 수 있었다. 반대로 UBGH 2-10에서는 대부분의 구간에서 서식하고 있는 메탄관련 고세균은 ANME-1군집인 것으로 파악되었다. 따라서 지질생체지표의 농도비를 통해 연구정점간 메탄의 방출되는 차이에 따라 서식하고 있는 ANME군집들이 차이를 보이고 있음을 파악 할 수 있었다. 동해 가스하이드레이트 내포 퇴적물에서 방출되는 메탄가스는 주로 생물발효기원인 것으로 판단되었으며 δ13CCH4 값은 약 -60‰이며 UBGH 2-3, UBGH 2-10에서 분석된 지질생체지표(archaeol, hydroxyarchaeol)의 δ13C(-59.6‰ ~ -66.5‰)이 구간에 따라 무거운 값을 나타남에 따라 메탄생성고세균(Methanogen)의 존재를 판단할 수 있었으며 이러한 고세균들의 활동에 의해 메탄의 농도가 증가하는 경향을 나타냈다. 흥미롭게도 황산염이 농도가 극히 미비함에도 불구하고 메탄의 방출이 활발한 UBGH 2-3의 5.02mbsf구간에서 지질생체지표의 농도가 매우 높게 검출되었으며 δ13C 또한 매우 가벼운 값이 분석되었다. 따라서 이 구간에서는 SMTZ에 서식하는 methanotrophic이 SRB와 공생관계를 이루며 AOM을 수행하는 것과는 달리 이 구간에서 우점하고 있는 methanotrophic (ANME-1) 군집이 단독적으로 메탄소비활동을 수행하는 것으로 사료된다