고차원적인 생명들: 비를 내리게 하는 박테리아가 있다?

미 생물들은 어디에나 있다. 인간의 장에도 있고 피부에도 있고 하늘에도 있다. 구름 속에는 수증기와 입자 뿐 아니라 살아있는 박테리아도 있다. 이런 체공형 박테리아는 엄청나게 강력한 힘이 있다. 물을 얼려 땅으로 떨어지게 할 수도 있다. 먼지, 광물, 미생물 주변의 물이 얼어붙으면 지면으로 떨어지는 과정에서 녹으면서 비가 되거나, 또는 눈을 만들어내는 눈송이를 형성하기도 한다. 즉, 이들 미생물들은 강수에 기여하고 있다는 것이다. 그러나 그 기여도는 어느 정도나 될까? 대기 중의 박테리아를 연구하는 플로리다 대학의 브렌트 크리스트너는 이렇게 확언한다. “구름 속에 이러한 미생물들을 집어넣으면, 구름 속의 수증기를 얼리고 그 이후 강수가 이루어진다. 하지만 얼마만한 미생물을 넣으면 충분한지는 아직 밝혀지지 않았다.” 크리스트너와 다른 연구자들은 기상관측 기구와 비행기를 보내 이 질문의 답을 찾기 위한 표본채취 임무를 수행하고 있다. 그럼으로 미생물들이 이를 통해 무엇을 얻어내는지도 알아내려고 한다. 이들은 구름을 이용해 장거리를 이동한 다음 강수를 통해 새로운 거주지로 떨어질 것이다.







1. 구름 속에 들어 있는 것들
지표로부터 수 km 상공에 떠있는 차가운 수증기인 구름은 얼핏 보면 완전히 깨끗해 보인다. 그러나 알고 보면 구름은 더럽다. 황산염, 광물 가루, 박테리아 등이 들어차 있는 것이다. 1입방피트(0.03m3)의 공기 속에는 300~30,000 마리의 미생물이 들어 있다.

2. 확대
이 미생물 중 Pseudomonas syringae(슈도모나스 시린가에)라는 종은 비교적 높은 온도에서도 얼음을 형성할 수 있다. 수십 년 전 식물에게서 처음 발견된 이 박테리아는 기르기 쉬우며, 현재 스키 리조트에서 슬로프에 눈을 쌓이게 하는 데 사용되고 있다.



3. 얼음의 형성
슈도모나스 시린가에는 단백질을 분비해 몸 표면에 배열한다. 과학자들은 이 배열 패턴이 중요하다는 것을 알았다. 이 미생물이 죽거나 과학자들이 배열 패턴을 바꾸면 얼음을 예전처럼 빠르고 쉽게 만들지 못한다.

4. 물과의 유착
과학자들은 구름 속의 물분자가 단백질 근처로 다가오면, 화학적 힘이 작용해 이 물을 박테리아 표면에 격자 모양으로 질서 있게 배열시킨다. 이러한 배열 형상 덕택에 물 분자들은 얼음을 이루기 쉽다.

5. 더 많은 얼음의 형성
얼어붙은 알맹이는 더 많은 물을 끌어들인다. 그로서 더욱 크고 무거워진다. 너무 무거워져 날지 못하게 되면 기온에 따라 비 또는 눈의 형태로 지상으로 떨어지게 된다.



서울경제 파퓰러사이언스 편집부 / by Veronique Greenwood, illustration by Valerio Pellegrini