생물학에선 생물계를 3가지로 구분하는데 그중 세균과 고세균만 공기 중 질소를 생명체가 이용할 수 있는 형태로 변환하는 질소 고정 능력이 있다고 기록되어 있다. 그런데 최근 진핵생물에 속하는 해조류 일종에서 세포 내부에 질소를 고정하는 세포 소기관(organelle)을 갖고 있다는 사실이 밝혀졌다.
이처럼 별도 생물체가 공생 관계를 넘어 세포 소기관으로 진화한 사례는 미토콘드리아와 엽록체에 이어 4번째 발견으로 기록되는 것. 연구팀은 이 새로운 질소 고정 세포 소기관을 니트로플라스트(nitroplast)라고 명명했다.
이번 발견은 수십 년간 연구해온 과학자간 국제적 협력 결과다. 1998년 캘리포니아대 산타크루즈 캠퍼스 연구팀이 태평양 해수에서 알 수 없는 질소 고정 시아노박테리아 DNA 서열을 발견했고 일본 고치대학 해양코어통합연구센터 연구팀이 배양(Braarudosphaera bigelowii)에 성공하면서 연구가 본격화됐다.
연구팀은 UCYN-A와 숙주 조류가 공생 관계에 있다고 봤지만 지난 3∼4월 학술지에 게재된 연구를 통해 UCYN-A가 숙주와 공진화해 세포 소기관인 니트로플라스트로 진화했다는 걸 밝혀냈다.
이번 발견은 농업 혁명 가능성을 시사하고 있다. 현재 주요 질소 비료 생산 기술인 하버-보슈 법(Haber-Bosch process)은 대량 이산화탄소를 배출하지만 니트로플라스트를 활용하면 친환경적인 질소 고정 방법을 개발할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.