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미세조류의 비밀: 이 작은 유기체가 왜 지구 산소의 절반을 생산할까?
지구상에는 우리의 생존에 중요한 지원을 조용히 제공하는 작은 유기체가 있습니다. 미세조류입니다. 육안으로는 볼 수 없는 이러한 미세한 유기체는 주로 식물 플랑크톤이며 다양한 담수 및 해양 생태계에 서식합니다. 미세조류는 단일 세포의 특성을 가지고 있으며, 단독으로 살 수도 있고, 사슬이나 군집을 이루어 살 수도 있습니다. 미세조류의 크기는 종에 따라 몇 마이크로미터에서 수백 마이크로미터까지 다양합니다. 고등 식물과 달리 미세조류는 뿌리, 줄기, 잎이 없어서 점성력이 지배하는 환경에 적응할 수 있습니다.
미세조류는 지구 생명체에 필수적인 광합성 생물로, 전체 산소의 약 절반을 생산하고 온실 가스인 이산화탄소를 사용하여 광자영양생물로 성장합니다.
미세조류와 남조류는 함께 식물 플랑크톤을 구성하며, 이는 해양 광합성을 지배합니다. 미세조류는 먹이사슬의 기초로서 박테리아와 함께 생물권의 모든 영양 단계에 에너지를 공급합니다. 생태계가 변화함에 따라 미세조류는 환경 변화에 적응하여 화학적 조성을 조절할 수 있으며, 이를 통해 성장 및 번식 방식에 큰 유연성을 제공합니다.
미세조류의 화학적 조성 및 응용
미세조류의 화학적 구성은 고정된 요소가 아니며 종과 배양 조건의 차이를 포함한 여러 요인의 영향을 받습니다. 일부 미세조류는 환경 변화에 적응하고 이에 따라 화학 성분을 조절할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 특히 인이 부족한 환경에서 이들은 인지질 구형체를 인산염이 없는 지질로 대체할 수 있습니다.
미세조류는 온도, 빛, pH, 이산화탄소 공급, 소금 및 영양소와 같은 환경 요인을 변경하여 원하는 제품을 축적할 수 있으므로 생존 가능한 자원이 됩니다.
또한, 미세조류가 분비하는 화학 신호는 생물권 내에서 먹이 선택, 방어 및 탈출 행동에 중요한 영향을 미칩니다. 이러한 화학적 신호는 조류 개화와 같은 대규모 생태계 구조에서 중요한 역할을 합니다. 미세조류는 많은 양식종, 특히 여과 섭식 이매패류의 필수적인 식량원이기도 합니다.
광합성 및 화학합성 미세조류
광합성 및 화학합성 미생물은 숙주 생물과 공생 관계를 형성하여 성장에 필요한 비타민과 다중불포화 지방산을 공급합니다. 이 세포들은 물에서 자라기 때문에 효율적으로 물, 이산화탄소, 그리고 다른 영양소를 얻을 수 있습니다. 또한, 생선기름이 오메가-3 지방산으로 많은 주목을 받지만, 생선은 실제로 오메가-3를 생산하지 않고, 미세조류를 섭취함으로써 오메가-3를 축적합니다.
미세조류는 종과 재배 조건에 따라 상당한 양의 단백질을 축적할 수 있으며, 비농업 토지에서도 재배할 수 있기 때문에 미세조류는 사람이나 동물의 사료를 위한 대체 단백질 공급원이 됩니다.
동시에, 미세조류 단백질은 식품 산업에서 증점제나 유화제, 거품 안정제로 사용되어 동물성 단백질을 대체하기도 합니다. 일부 미세조류는 엽록소, 카로티노이드, 포토시아닌과 같은 색소를 축적하는데, 이를 추출하여 착색제로 사용할 수 있습니다.
미세조류의 배양
다양한 미세조류 종이 사육 농장에서 생산되어 인간의 영양, 바이오연료, 다른 유기체의 양식, 의약품 및 화장품 생산, 생물 비료 등 다양한 상업적 목적으로 사용됩니다. 그러나 낮은 세포 밀도는 미세조류 유래 제품의 상용화에 있어 큰 병목 현상입니다. 연구에 따르면 미세조류 재배 시스템의 성공은 다음을 포함한 다양한 요인에 영향을 받는 것으로 나타났습니다. 재배 시스템의 기하학 및 크기(광합성 반응기라고 함), 광 강도, 기체 상태의 이산화탄소 농도, 영양소 수준(주로) 질소, 인산, 칼륨) 및 배양혼합방법.
과학 기술이 발전함에 따라 미세조류에 대한 연구는 점점 더 심화되었고, 이 작은 유기체의 잠재적 가치도 점차 개발되고 있습니다. 미래에는 미세조류가 지구 기후 변화에 대응하고 식량 공급을 늘리는 데 중요한 역할을 할 수도 있습니다. 하지만 우리는 이들 미세조류의 가치를 충분히 인식하고 활용했을까?
