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- 어떤 곰팡이가 광물질에서 영양분을 끌어내고, 문제가 되는 물질을 결합시키며, 식물의 스트레스를 줄일 수 있는지 밝혀져
- 영양분은 존재하지만, 식물이 흡수하기 어렵다.
- 트리코더마(Trichoderma) 종과 수지상 균근 곰팡이가 특히 유망한 후보
- 실제적인 시험은 아직 이루어지지 않았다.

곰팡이가 달과 화성의 표토를 식물 재배에 적합하게 만들 수 있다

우주 농업을 위한 미생물의 역할

달과 화성의 표토는 작물 재배에 적합한 토양이 아니다. 새로운 연구 검토에 따르면 어떤 곰팡이가 광물질에서 영양분을 끌어내고, 문제가 되는 물질을 결합시키며, 식물의 스트레스를 줄일 수 있는지 밝혀졌다. 트리코더마(Trichoderma) 종과 수지상 균근 곰팡이가 특히 유망한 후보로 여겨지지만, 실제 우주 환경에서의 적합성은 아직 실험적으로 입증되지 않았다. 

▲ 버섯은 화성에서의 농업을 가능하게 할 수 있다 © SergeyNivens / depositphotos.com

달이나 화성에서 장기간 식물을 재배하려는 사람들은 지구 토양과는 전혀 다른 기질을 다뤄야 한다. 표토는 느슨한 광물질로 구성되어 있고, 자연적인 토양 미생물 군집이 없으며, 식물에게 화학적, 물리적 어려움을 안겨준다. 따라서 실제 달 표토를 이용한 실험에서 식물은 발아에는 성공했지만 상당한 스트레스 반응을 보였다.

윈스턴-세일럼 주립대학교(WSSU)의 라파엘 루레이로 박사(Dr. Rafael Loureiro) 연구팀은 리뷰 논문을 통해 어떤 균류 그룹이 월면토를 식물이 이용하기에 더 적합하게 만들 수 있는지 평가했다. 새로운 재배 실험과는 달리, 이번 연구는 기존의 실험실, 토양, 우주 연구 결과를 종합하여 광물을 풍화시키고, 인산염을 용해시키고, 금속을 결합시키거나 식물 뿌리와 상호작용하는 균류를 고려했다.

영양분은 존재하지만, 식물이 흡수하기 어렵다.

문제는 영양분 부족뿐만 아니라, 월면토에 존재하는 중요한 원소들이 식물이 거의 흡수할 수 없는 광물 화합물에 갇혀 있다는 점에 있다. 또한, 알칼리성 환경과 낮은 수분 보유 능력은 식물 성장을 저해하며, 화성 월면토에는 과염소산염이 함유되어 있고, 질소와 같은 중요한 식물 영양소는 달과 화성에 매우 적은 양으로만 존재한다.

이러한 상황에서 균류는 여러 가지 역할을 할 수 있는데, 일부 종은 유기산과 기타 대사 산물을 분비하여 광물을 분해하고 결합된 영양분을 이동시키기 때문이다. 일부 균류는 철과 결합하여 철 흡수에 영향을 미치는 소위 시데로포어라는 분자를 형성한다. 반면, 트리코더마(Trichoderma) 속의 균류는 지구에서 식물의 스트레스를 줄이고, 영양분 이용률을 높이며, 토양의 특성을 변화시킬 수 있다.

▲ 토양 분해균을 이용한 식물의 철 흡수 과정에 대한 개략도 © Frontiers in Astronomy and Space Sciences

균근은 두 가지 방식으로 뿌리에 이점을 제공할 수 있다.

두 번째 중요한 그룹은 수지상 균근균(AMF)으로, 식물 뿌리와 긴밀한 공생 관계를 형성해 무기질 공급을 개선하고 식물의 스트레스 내성을 강화할 수 있다. 이 리뷰 논문에서는 이러한 균류가 생성하는 당단백질인 글루말린에 대해서도 논의하는데, 글루말린은 토양 입자를 응집시키고 중금속을 결합할 수 있으며, 이와 유사한 효과가 풍화토의 구조 개선에도 기여할 수 있음을 시사한다.

국제 우주 정거장(ISS)에서 이미 발견되었거나 분리된 트리코더마, 페니실리움, 아스페르길루스 등의 균류 또한 주목할 만하다. 하지만 우주 공간에서 이들이 발견되었다는 사실만으로는 외계 정원에서 유용하다는 것을 증명할 수 없다. 우주 환경과 유사한 조건에서 적합한 균류, 토양, 식물을 함께 시험하는 실험이 아직 부족하기 때문이다.

실제적인 시험은 아직 이루어지지 않았다.

이것이 바로 본 연구의 가장 중요한 한계점이다. 저자들은 주로 지구에서의 실험, 토양 모사체를 이용한 실험, 그리고 단편적인 우주 관측 자료에 기반하여 후보 물질과 그 메커니즘을 도출했기 때문이다. 향후 연구에서는 선택된 균류 균주들이 미세중력, 우주 방사선, 극한 온도, 그리고 변화된 CO₂ 농도 조건에서 어떻게 작용하는지 조사해야 한다. 또한, 가능한 한 가장 현실적인 토양 모사체를 사용한 표준화된 실험도 부족하다.

생물안전성 또한 중요한 고려 사항이다. 유망한 것으로 여겨지는 트리코더마(Trichoderma), 페니실리움(Penicillium), 아스페르길루스(Aspergillus) 속에도 식물, 동물 또는 인간에게 해를 끼칠 수 있는 균주가 존재하기 때문이다. 따라서 달이나 화성의 폐쇄된 생태계에서는 특정 균주를 선별하고 그 효과를 시험하며 안전성을 평가해야 하며, 특정 균류 속 전체를 유익한 것으로 분류해서는 안 된다.

리우데자네이루 연방대학교(UNIRIO)는 스페이스 파밍 브라질(Space Farming Brazil) 네트워크의 보완적인 시험에 참여하고 있다. 이탈리아에서 진행된 통제된 유사 실험에서는 식물에 트리코더마를 부분적으로 접종해 처리하지 않은 식물과의 생장률을 비교했다. 대학 측에 따르면 2026년 6월 현재 평가는 아직 완료되지 않았다.

리우데자네이루 연방대학교(UNIRIO)는 스페이스 파밍 브라질 네트워크의 보완적인 시험에 참여하고 있다. "나는 이것이 실현 가능하다고 생각한다. 우주 정거장에서 이미 수년간 실험을 진행해 왔고, 그 시작은 달 표토에서 모델 식물인 애기장대(Arabidopsis)의 최초 발아였다. 우주 정거장과 유사한 환경에서 수행된 모든 연구는 지구 밖에서도 식물을 재배할 수 있음을 시사한다"고 리우데자네이루 연방대학교(UNIRIO)의 카밀라 마이스트로 파트레제 교수는 말했다.

하지만 해당 리뷰 논문은 이러한 전망에 대해 더욱 신중한 입장을 보이며, 주로 후보 물질 목록과 연구 로드맵을 제시했다. 균류가 실제로 달 표토를 식물 생장에 더 적합한 기질로 안정적으로 바꿀 수 있는지는 적합한 균주, 식물, 그리고 가능한 한 가장 현실적인 우주 환경을 활용한 실험을 통해 먼저 입증되어야 한다.

출처:
Frontiers in Astronomy and Space Sciences 저널 논문, doi: 10.3389/fspas.2026.1784533
리우데자네이루 연방대학교(UNIRIO) 프로젝트 정보

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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