'플라스틱 먹는 애벌레'의 비밀 : 연구현황 및 전망

 

 

 

브라이언 캐손 캐나다 브랜던대 교수 연구팀은 꿀벌부채명나방(Galleria mellonella)의 애벌레인 ‘왁스웜’에 주목했다. 왁스웜은 세계에서 가장 많이 생산되는 플라스틱인 폴리에틸렌(PE)을 섭취하고 이를 짧은 시간 내에 분해할 수 있다. 이번 연구에선 약 2000마리의 왁스웜이 0.5g 무게의 폴리에틸렌 비닐봉지 한 장을 24시간 이내에 분해할 수 있다는 사실이 확인됐다. [동아일보 250711]

'플라스틱 먹는 애벌레'는 환경 문제 해결을 위한 잠재적인 열쇠로 주목받고 있는 흥미로운 연구 분야입니다. 이 애벌레들의 '비밀'은 바로 특정 곤충의 소화 기관에 있는 미생물이나 효소가 플라스틱을 분해하는 능력을 가지고 있다는 점입니다.

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플라스틱을 섭취하고 체내에서 분해해 지방으로 저장하는 꿀벌부채명나방 애벌레. 사진 출처 위키미디어

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주요 '플라스틱 먹는 애벌레'와 그 비밀​

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밀웜 (갈색거저리 유충, Mealworm)​

 

■ 플라스틱 종류: 주로 폴리스티렌(Polystyrene)을 분해하는 능력이 확인되었습니다. 스티로폼의 주성분입니다.

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■ 비밀: 밀웜 자체보다는 밀웜의 장 속에 서식하는 특정 박테리아(미생물)가 플라스티 분해 효소를 생산하여 플라스틱을 분해하는 것으로 밝혀졌습니다. 이 박테리아는 플라스틱을 먹고 에너지를 얻거나 탄소원을 활용하여 성장합니다.

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■ 최근 연구: 밀웜이 폴리스티렌을 먹고 자라도 해로운 물질이 축적되지 않으며, 다른 먹이를 먹은 밀웜과 건강상 차이가 없다는 연구 결과도 있습니다. 이는 플라스틱을 먹은 밀웜이 가축 사료로도 활용될 가능성을 제시합니다.

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슈퍼웜 (아메리카왕거저리 유충, Superworm)​

■ 플라스틱 종류: 밀웜과 유사하게 폴리스티렌을 먹고 분해할 수 있음이 호주 퀸즐랜드 대학 연구팀에 의해 밝혀졌습니다.

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■ 비밀: 슈퍼웜 역시 장내 박테리아 효소의 도움으로 폴리스티렌을 분해하고, 심지어 이로부터 에너지를 얻어 성장할 수 있다는 것이 확인되었습니다. 연구팀은 장내 미생물의 유전체 분석을 통해 플라스틱과 그 부산물을 분해할 수 있는 여러 효소를 찾아냈습니다. 슈퍼웜을 '미니 재활용 공장'에 비유하기도 합니다.

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꿀벌부채명나방 애벌레 (Waxworm)​

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■ 플라스틱 종류: 주로 비닐봉지에 사용되는 폴리에틸렌(Polyethylene)을 분해하는 능력이 확인되었습니다.

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■ 비밀: 이 애벌레는 꿀벌집의 주성분인 왁스를 분해하는 능력이 있는데, 왁스의 화학 구조가 폴리에틸렌과 유사하다는 점에서 착안하여 연구가 진행되었습니다.

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■최근 연구: 한국생명공학연구원 류충민 박사 연구팀은 꿀벌부채명나방의 침과 장에서 플라스틱을 분해하는 효소 '사이토크롬 P450'을 발견했습니다. 이 효소가 폴리에틸렌을 산화시켜 분해하는 메커니즘을 규명하고, 효모를 이용해 이 효소를 대량 배양하는 데도 성공했습니다. 이는 곤충 유래 효소를 활용한 폐플라스틱 처리의 실용화 가능성을 높이는 중요한 발견입니다.

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궁극적인 목표와 미래 전망​

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이러한 연구의 궁극적인 목표는 애벌레 자체를 이용해 플라스틱 쓰레기를 직접 처리하는 것보다는, 애벌레의 장내 미생물이나 효소가 플라스틱을 분해하는 메커니즘을 밝혀내고, 이를 대량 생산하여 산업적으로 플라스틱 재활용에 적용하는 것입니다.

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■효소 기반 분해

애벌레에서 발견된 플라스틱 분해 효소를 대량 생산하여 플라스틱 재활용 공정에서 활용하면, 기존의 물리적/화학적 재활용 방식보다 친환경적이고 효율적인 플라스틱 분해가 가능해질 수 있습니다.

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■ 새로운 바이오플라스틱 개발

플라스틱을 분해한 물질을 이용하여 바이오플라스틱과 같은 고부가가치 화학물질을 생산하는 연구도 진행 중입니다.

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마무리하며

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'플라스틱 먹는 애벌레'의 비밀은 지구의 심각한 플라스틱 오염 문제에 대한 친환경적인 해법을 제시할 수 있는 중요한 과학적 진보입니다.

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아직 상용화까지는 많은 연구와 시간이 필요하지만, 이 분야의 발전은 지속 가능한 미래를 위한 큰 희망을 안겨주고 있습니다.