영국-바이오시멘트 & 콘크리트 미생물

미생물로 구성된 ‘생각하는 토양’이, 압력에 자동으로 반응함으로써 건축물의 붕괴를 막아준다.

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빌딩 아래의 땅이 주저앉는 다는 건 엄청난 금전적 낭비이기도 하지만, 크다란 비극이기도 하다. 그러나 유전자를 변경한 미생물이 언젠가는 그런 일을 막아줄 것으로 보인다. 단, 영국의 과학자들이 연구에 성공한다면 말이다.

합성생물학 경진대회에 콘크리트를 보수하는 세균, 일명 바실라필라(BacillaFilla)를 제출한 학부생들에게서 영감을 얻어(참고 1), 한 생물설계자(biodesigner)가 이끄는 연구팀은 바이오시멘트(biocement)를 개발하는 데 몰두해 왔다. 바이오시멘트란 맞춤형 토양미생물(custom-built soil microbe)이 생성하는 만든 바이오 신소재로, 토양의 압력변화에 반응하여 지반을 떠받치는 작용을 한다.

연구팀은 바이오 신소재를 개발하기 위해, 대용토양(실린더 모양으로 만든 하이드로젤) 속에서 흔한 위장관세균을 배양했다. 그리고는 세균이 적재된 하이드로젤에 해수면 기압의 10배에 해당하는 압력을 가했다. 그 결과, 연구팀은 3배 이상의 압력변화에 반응하여 활성이 증가하는 유전자 122개를 확인했다.

다음으로, 연구팀은 세균의 유전체를 변형시켜, 그 유전자들 중 하나를 활성화시키는 조절 DNA(regulatory DNA)를 형광단백질(생성될 때 빛을 발하는 단백질)을 생성하는 유전자에 부착했다. 그러고 나서 세균이 들어있는 하이드로젤에 압력을 가하자, 압력이 증가할수록 형광은 더욱 증가하는 것으로 밝혀졌다(참고 2).

연구팀은 이상의 연구결과를 10월 29일, 미국 미시건 주에서 열린 「컴퓨터를 이용한 건축설계협회」 회의(참고 3) 석상에서 발표했다. 또한 연구팀은 이번 회의에서, 미생물이 힘(지반의 토양을 통해 전달되는 수압)에 반응하는 과정을 예측하는 컴퓨터 프로그램을 발표했다.

연구팀은 궁극적으로, '형광단백질을 생성하는 유전자'를 '바이오시멘트를 생성하는 유전자'로 교체할 계획이다. 그리하여 빌딩의 안전성을 유지하고 스스로 구축되는 지반(self-constructing foundation)을 생성하는, 생각하는 토양(thinking soil)을 만드는 것이 그들의 최종목표다.

"이번 연구는 최근 관심을 끌고 있는 '생물학과 건축학의 통합'을 모색하려는 움직임의 일환이다"라고 연구팀은 말했다.

※ 참고문헌
1. https://2010.igem.org/Team:Newcastle
2. http://www.synbio.construction/2016/07/11/computational-colloids-project-at-acadia-2016/
3. http://2016.acadia.org/

※ 출처: Science http://www.sciencemag.org/news/2016/10/thinking-soil-made-bacteria-could-keep-buildings-collapsing

생명과학 양병찬 (2016-10-31 09:40)에서 퍼왔습니다.