요약: 과학자들이 언젠가 석유에 대한 세계의 의존도를 줄일 수 있을 요소인 수소를 생산할 수 있는 미생물을 발견했다.

미주리과학기술대(Missouri University of Science and Technology)에 있는 한 연구자가 언젠가 석유에 대한 세계의 의존도를 줄일 수 있는 요소인 수소를 생산할 수 있는 미생물을 발견했다. 미주리과학기술대의 생물과학 교수인 Melanie Mormile과 그녀의 팀은 워싱턴 소프호수(Soap Lake)에서 세균 할라내로비움 히드로게닌포르만스(Halanaerobium hydrogeninformans)를 발견했다. 그것은 “염분이 함유된 알칼리성 조건 아래서 유전적으로 변형된 유기체들과 맞먹을 만한 양의 수소를 생산할 수 있다”고 Mormile은 말했다. “보통 나는 극한의 환경의 전반적인 미생물 생태학을 연구하는 경향이 있지만, 이 특별한 세균이 내 관심을 끌었다”고 Mormile은 말했다. “나는 이것을 따로 더 자세하게 연구하려고 한다”고 Mormile은 덧붙였다.

극한 환경의 미생물 생태학의 전문가인 Mormile은 수소를 생산할 수 있는 미생물을 찾고 있지는 않았다. 그 대신에, 그녀는 처음에 환경을 청소하는 것을 도울 수 있는 세균에 관심이 있었고, 특히 소프 호수에서 발견되는 극한미생물들(extremophiles)을 살피고 있었다. 극한미생물은 극한의 온도, 산성도, 알칼리성, 또는 화학물질 농도의 조건에서 사는 미생물이다. 그러한 적대적인 환경에서 사는, 할라내로비움 히드로게닌포르만스는 일부 오염된 쓰레기장에서 발생하는 조건 아래에서 대사 능력을 가진다.

할라내로비움 히드로게닌포르만스를 가지고, 그녀는 철을 환원시키는 세균을 찾아서 새로운 종을 기술할 것으로 기대하고 있다. 그녀가 찾은 것은 산업적으로 귀중할 것으로 밝혀질지도 모르는 높은 pH와 염도 상황 아래서 수소와 1,3-프로판디올(1, 3-propanediol)을 생산할 수 있는 세균의 새로운 종이었다. 유기 화합물인 1,3-프로판디올은 합성물과, 부착제, 합판, 코팅을 포함하는 산업적 제품들로 만들어질 수 있다. 그것은 또한 용매이고 부동액으로서 사용될 수 있다.   

수소가 비행기와 기차, 자동차들을 위한 연료로서, 가솔린을 대체하기 위한 기반시설이 지금은 없다. 그러나, 수소가 가솔린에 대한 대안이 된다면-비록 곧 해법이 되지는 않을지라도- 산업적 규모로 대량 생산하는 할라내로비움 히드로게닌포르만스가 하나의 해법이 될지도 모른다. “우리가 수소를 생산해서 몇 리터씩얻는다면 굉장할 것이다. 그러나, 우리는 아직 규모를 늘릴 수 없었다”고 Mormile은 말했다.
 
그녀의 첫 번째 단일 저자 논문에서, Mormile의 발견들은 Frontiers inMicrobiolog의11월 19일 판을 장식했다. Mormile은 매우 알카리성이고 염분이 있는 조건 아래에서 소프 호수의 세균의 생물수소 형성에 대한 자신의 연구에 대해서 두 개의 특허를 보유하고 있다. 미주리콜롬비아대(University ofMissouri-Columbia)의 생화학교수이며 분자 미생물학 및 면역학 교수인 Judy Wall과 그녀의 이전 연구실 일원들인 Matthew Begemann과 Dwayne Elias도 그 특허들에 이름을 올렸다.  Elias와, 미주리과학기술대에 있는 화학 및 생화학 공학 교수인 Oliver Sitton과 그 때 Mormile의 석사과정 학생이었던 Daniel Roush와 함께 제출한 신청 중인 특허는 어려운 알칼리성이며 염분을 함유하는 조건들에서도 글리세롤(glycerol)을 1,3-프로판디올 변환시키는 것에 대한 것이다. 이 특허가 출원된 그리고 특허-신청 중인 기술은 미주리과학기술대 기술전이 및 경제개발 센터(Center for Technology Transfer and EconomicDevelopment)를 통해서 사용 가능하다.

Journal Reference: Melanie R. Mormile. Going from microbial ecology to genome data and back: studies on a haloalkaliphilic bacterium isolated from Soap Lake, Washington State. Frontiers in Microbiology, 2014; 5 DOI: 10.3389/fmicb.2014.00628

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 2월 4일]

Dr. Melanie Mormile, professor of biological sciences at Missouri S&T, and her team discovered the bacterium Halanaerobium hydrogeninformans in Soap Lake, Washington. It can "produce hydrogen under saline and alkaline conditions in amounts that rival genetically modified organisms," Mormile says.

"Usually, I tend to study the overall microbial ecology of extreme environments, but this particular bacterium has caught my attention," Mormile says. "I intend to study this isolate in greater detail."

Mormile, an expert in the microbial ecology of extreme environments, wasn't searching for a bacterium that could produce hydrogen. Instead, she first became interested in bacteria that could help clean up the environment, especially looking at the extremophiles found in Soap Lake. An extremophile is a microorganism that lives in conditions of extreme temperature, acidity, alkalinity or chemical concentration. Living in such a hostile environment, Halanaerobium hydrogeninformans has metabolic capabilities under conditions that occur at some contaminated waste sites.

With Halanaerobium hydrogeninformans, she expected to find an iron-reducing bacterium and describe a new species. What she found was a new species of bacterium that can produce hydrogen and 1, 3-propanediol under high pH and salinity conditions that might turn out to be valuable industrially. An organic compound, 1, 3-propenediol can be formulated into industrial products including composites, adhesives, laminates and coatings. It's also a solvent and can be used as antifreeze.

The infrastructure isn't in place now for hydrogen to replace gasoline as a fuel for planes, trains and automobiles. But if hydrogen becomes an alternative to gasoline, Halanaerobium hydrogeniformans, mass-produced on an industrial scale, might be one solution -- although it won't be a solution anytime soon.

"It would be great if we got liters and liters of production of hydrogen," Mormile says. "However, we have not been able to scale up yet."

In her first single-author article, Mormile's findings were featured in the Nov. 19 edition of Frontiers in Microbiology.

Mormile holds two patents for her work on the Soap Lake bacterium's biohydrogen formation under very alkaline and saline conditions. Also named on the patents are Dr. Judy Wall, Curators' Professor of Biochemistry and Joint Curators' Professor of Molecular Microbiology & Immunology at the University of Missouri-Columbia, and her former lab members, Matthew Begemann and Dwayne Elias. A pending patent application, submitted along with Elias; Dr. Oliver Sitton, professor of chemical and biochemical engineering at Missouri S&T; and Daniel Roush, then a master's student for Mormile, is for the conversion of glycerol to 1, 3-propanediol, also under hostile alkaline and saline conditions.

This patented and patent-pending technology is available for licensing through the Missouri S&T Center for Technology Transfer and Economic Development.

[원문출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2015/01/150131071817.htm]