기후 변화를 이해하는 데 핵심이 되는 빙하의 혈액 (미세조류)

보통 하얀 색을 띠는 눈은 해발 수천 피트 높이에 있는 프랑스 알프스 꼭대기에서 때때로 검붉은 피처럼 얼룩져 나타납니다. 그중 일부는 수 마일에 걸쳐 뻗어 있습니다. 이에 대한 연구를 진행한 과학자들은 "산꼭대기에서 폭력적인 학살이 일어난 게 아니다"라며 결과를 발표했습니다. 빙하혈이라 알려진 이 붉은 얼룩은 실제로 눈 속에 사는 미세조류에서 나온 것으로, 최근 과학자들은 이 신비한 유기체를 연구하기 위해 알프스로 여행을 떠났습니다. 이번 탐사는 해발 1,000~3,000m(3,280~9,842피트) 산에 서식하는 미세조류를 연구하기 위한 알프알가 프로젝트의 일환입니다. 눈에서 운반되는 미세조류는 바다, 호수, 강에 서식하는 미세조류와 마찬가지로 산악 생태계의 먹이 그물 기반을 형성하는 데 도움을 줍니다.

 

알프알가의 코디네이터 에릭 마레샬은 "이들은 비슷한 방식으로 오염과 기후 변화에 반응할 가능성이 높다"라고 말했습니다. 컨소시엄이자 프랑스 그르노블에 있는 세포 및 식물 생리학 연구소 소장 마레샬은 "대중은 바다에 조류가 존재한다는 사실에 대해 잘 알고 있지만, 산 정상의 토양과 높은 고도에 쌓이는 눈 속에 살고 있는 관련 미생물에 대해서는 잘 알지 못한다"라고 전했습니다. 알프스산맥을 오르던 당시를 회상한 마레샬은 "그건 작은 얼음 결정 사이 틈새 물속에 있었다"라며 "우리는 미세한 생명체가 가득한 환경을 통해 하이킹을 하고 있는 것"이라고 덧붙였습니다.

 

미세조류 세포의 크기는 일반적으로 1만 분의 1인치(1000분의 1밀리미터)에 불과하며 분리된 단세포 유기체 또는 군집으로 존재할 수 있습니다. 마레샬은 "그들은 광합성을 통해 당을 생산한다. 조류가 액체 바다에서 자라든 산의 압축된 눈에서 자라든, 모든 생태계는 직간접적으로 그것을 먹는다"라고 짚었습니다. 눈처럼 붉게 변하는 조류는 엽록소에 속하고 광합성을 가능하게 하는 녹색 색소인 엽록소의 특정 형태를 함유하고 있기 때문에 녹조류에 해당합니다. 다만 이러한 조류에는 엽록소 외에도 당근과 같이 주황색 및 빨간색 야채에 나타나는 카로티노이드 색소도 포함돼 있습니다.

 

마레샬은 "카로티노이드는 항산화제 역할을 하며 높은 고도에서 발견되는 강렬한 빛과 자외선의 손상 효과로부터 조류를 보호할 가능성이 있다"라고 설명했습니다. 조류가 번성하고 많은 양의 조류가 매우 빠르게 성장하는 동안 카로티노이드는 축적되고, 이로 인해 주변 눈이 빨간색이나 주황색으로 나타날 수 있는데 이것은 섬뜩하게 보이는 빙하 혈액이 됩니다. 코로나19 이전인 2019년 봄 마지막으로 빙하의 피를 목격한 마레샬은 "눈을 대는 곳마다 빨갰다"라며 수 마일에 걸쳐 붉은 눈 위를 걸었던 것을 떠올렸습니다. 마레샬은 "우리는 하루 종일 걸으며 표면이 빨갛게 얼룩진 것을 봤고 그건 정말 인상적이었다"라고 첨언했습니다.

 

이러한 빙하 혈액은 잘 알려진 현상이지만, 과학자들은 조류의 생물학이나 기후 변화가 산악 생태계의 핵심 특징에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대해 거의 인지하지 못했습니다. 마레샬은 영양분이 풍부한 오염이 바다에 녹조를 발생시키는 원인이 되는 것처럼 강수량과 바람을 통해 산꼭대기에 영양분을 공급하는 것은 이론적으로 알프스에서 녹조를 발생시키는 원인이 될 수 있다고 봤습니다. 마레샬은 특히 "대기 중 이산화탄소 농도의 증가는 이론적으로 조류의 성장을 촉진할 수도 있다"라고 지적했습니다.

 

이러한 변화는 조류에게는 괜찮지만 주변 생태계에 해로운 눈덩이 효과를 유발할 수 있습니다. 과학 학술지에 발표된 2016년 보고서에는 "붉은 눈은 변색되지 않은 하얀 눈보다 빛을 덜 효과적으로 반사하므로 더 빨리 녹는다"라는 내용이 담겼습니다. 마레샬은 "기후 변화와 오염으로 붉은 눈이 더 자주 나타나 잠재적으로 환경의 다른 유기체에 해를 끼치게 될지는 확실하지 않다"라고 말했습니다. 그러면서 그는 "현시점에서 우리는 조류가 아마도 기후 변화의 지표일 것이라고 생각한다"라고 덧붙였습니다.

 

마레샬은 "유기체의 성장은 이산화탄소 수준의 증가 및 관련된 환경 변화를 반영하지만 조류가 어떻게 변하는지 실제로 추적할 수 있는 데이터는 아직 충분하지 않다"라며 "산에 익숙한 사람들은 '아, 붉은 눈이 점점 많아지네'라고 하더라. 그러나 우리는 실제로 그것을 측정하지 않았다"라고 이야기했습니다. 이에 마레샬을 비롯한 연구팀은 문헌의 공백을 메우기 시작했습니다. 식물 과학 학술지를 통해 발표된 가장 최근 연구에서 과학자들은 해발 4,000~9,645피트(1,250~2,940m) 사이 고도를 다루는 프랑스 알프스의 5개 지역에서 미세조류 종의 확산을 연구했습니다. 2016년 늦여름 이들은 한 해 동안 내린 눈이 녹은 현장에서 토양 샘플을 수집했습니다.

 

몇몇 연구원들은 해당 환경에서 DNA 추출을 전문으로 했으며, 각 지역에 살았던 죽고 부서진 조류 세포에서 남겨진 유전 물질을 발견했습니다. 마레샬은 "이 사람들은 과학 경찰과 같다"라며 "유기체가 남긴 DNA로 유기체의 존재를 추적할 수 있었다. 샘플에서 모든 조류 DNA를 추출한 구성원들은 어떤 조류 종이 고도별로 어디에서 자랐는지 밝혀냈다"라고 부연했습니다. 해당 조사는 또한 각 종이 선호하는 환경 조건을 보여줬습니다. 붉은 눈을 일으키는 것으로 알려진 산구이나 속 조류는 해발 2,000m(6,560피트) 이상의 고도에서만 나타났지만, 데스모코쿠스 및 심비오클로리스 속의 조류는 1,500m(4,920피트) 미만 낮은 고도에서만 자랍니다. 마레샬은 "우리는 무언가를 기대하고 있었지만 그렇게 놀라운 구역화는 아니었다"라고 전했습니다.

 

빙하 혈액에 관해 남아 있는 많은 질문을 해결하고자 시도한 이 연구는 알프알가 프로젝트의 출발점 역할을 했고, "우리는 어떤 환경 조건이 녹조를 유발하는지 아직 모른다"라고 운을 뗀 마레샬은 "계절에 따른 눈의 출현과 소멸이 조류 생활주기에 어떤 영향을 미치는지, 또는 눈이 녹고 빙하가 후퇴하는 데 꽃이 얼마나 큰 영향을 미치는지에 대해 모른다"라고 토로했습니다. 계절 변화에 따라 녹조를 추적할 수 있는 장기 연구 사이트를 구축할 계획이라 밝힌 연구팀은 흰 눈과 붉은 눈 사이의 기울기를 분석하여 어떤 조건에서 꽃이 피는지 확인하고 실험실에서 배양할 조류 세포를 샘플링하기로 했습니다.

 

이 같은 연구는 빙하 혈액의 신비를 풀어줄 뿐만 아니라 기후가 따뜻해짐에 따라 알프스 생태계가 어떻게 변할 수 있는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 마레샬은 "극지방의 녹는 빙하가 해수면 상승에 미치는 영향이 널리 논의되었기 때문에 종종 헤드라인을 장식한다"라고 말했습니다. 그러면서 "기후 변화는 빙하수가 강 시스템의 저장소 역할을 하는 산악 지역의 내륙 빙하에도 큰 영향을 미친다"라고 부연을 추가했습니다. 그는 "장기적으로 기후 변화의 영향은 해안에서 멀리 떨어져 있더라도 산악 지역에서 느낄 수 있다"라고 결론지었습니다.