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광합성을 증진시키기
: 태양전지가 광흡수 면에서 식물을 이제 앞질렀다?
(Improving Photosynthesis? Solar Cells Beat Plants
at Harvesting Sun's Energy, for Now)
AiG News

   식물은 태양의 풍부한 에너지의 일부를 붙잡아 우리가 이용할 수 있도록 만든다. 식물이 그 일을 더 잘할 수 있도록 우리가 도울 수 있는 일이 무엇일까?

미국 국립재생에너지 실험실(National Renewable Energy Laboratory, NREL)에서는 광합성의 증진을 통해 보다 좋은 생물연료(biofuel)를 생산하는 연구가 수행되었다. Science Daily(2011. 5. 12) 지의 보도에 의하면, 최근의 한 가능성 연구에서 NREL의 지원을 받는 연구 그룹은 광전기 태양전지의 에너지 흡착효율성을 식물의 흡착효율성과 비교했는데, 그 결과 식물이 졌다는 것이다. 그러나 유전공학 기술을 통해 식물의 광합성 효율을 증진시킬 수 있을까?  슈퍼식물은 태양에너지의 많은 부분을 흡수하고 저장함으로써 더욱 튼튼한 식량급원이 될 뿐만 아니라, 더욱 실용적인 생물연료가 될 수 있을 것이다.  

태양전지(solar cells)는 비교적 넓은 스펙트럼에 걸쳐 에너지를 흡수할 수 있지만, 식물은 녹색광을 반사시키고 적색과 청색광을 주로 흡수한다. 심지어는 너무 많은 빛을 지나치게 흡수할 수도 있다. 때로는 엽록체가 처리할 수 있는 것보다 더 많은 전자를 여기(excited) 시킨다. 그때에는 식물체가 타버리지 않도록 잉여 에너지를 방출시켜야만 한다. 이러한 장애는 흔히 이산화탄소의 공정에 관여하는 비율제한효소(rate-limiting enzyme) 때문에 생긴다. 지금까지는 더 높은 이산화탄소 농도에 반응하기 위한 이러한 효소를 얻는 방법이 발견되지 못했었다.

연구팀은 식물의 광합성을 개량시키기 위해 광전기의 원리를 응용하기 위한 방법을 찾고 있는 중이다. 그들은 유전학자들이 적어도 적외선 지역과 같은 스펙트럼의 무시된 부분에서 에너지를 흡수하는 색소에 대한 유전적 정보를 완성시키려고 노력하고 있었다. 그러나 에너지의 과부하를 다루는 방법이 없다면 식물은 자체가 익어버릴 것이다. 따라서 과학자들은 효소의 효율을 증진시키기 위한 유전적 방법을 또한 찾아야만 한다. NREL 팀의 계산으로는 가장 좋은 경우에도, 식물의 광합성 효율은 태양전지의 효율을 따라잡지 못할 것이지만, 상당히 증진시킬 수는 있음을 가리키고 있었다.

식물들의 타고난 비효율성에 대해 진화를 탓하면서, 저자는 다음과 같이 적고 있었다 : ”광합성 기구는 살아있는 생물체 내에서만 작동되기 위해서 제한된다. 왜냐하면 그것은 진화에 의해서 재단되어졌기(tailored) 때문이다”. 그들은 식물이 비광합성 조상으로부터 생화학적 공정을 물려받아, 단지 그것에 고착되었다고 믿고 있었다. 더욱이 그들은 ”야생에서 광합성을 하는 생물체는 높은 바이오매스(biomass) 생산을 위한 것이 아닌, 번식적 성공을 위해 진화를 통해 선택되었다”고 말하고 있었다.[4]

우리는 그들의 말을 빌려 한 단어만 바꾸어서 말하고 싶다 : ”광합성 기구는 살아있는 생물체 내에서만 작동되기 위해서 제한된다. 왜냐하면 그것은 하나님에 의해서 재단되어졌기 때문이다” 식물은 생물들이 번식하고 살아가는 데에 필요한 많은 에너지를 생산해주는 역할을 감당하고 있다. 식물은 충분한 잉여 에너지를 저장하여 먹이사슬의 최정점에 있는 우리에게 식량을 제공하고 있음에 감사한다. 역사적으로 인류는 일반 유전학을 식량생산의 실제적 문제에 응용하여 대단한 성공을 이루어왔다. 실용적으로 재생 가능한 연료공급원을 개발하기위해 하나님께서 창조하신 유전물질을 조심스럽게 조절하는 것은 그 과정의 현대적인 확장인 것이다. 보다 좋은 생물연료를 만드는 것은 하나님께서 우리에게 맡겨주신 이 세계에 대한 좋은 청지기가 되는 길이다.

 

출처 : AiG News, 2011. 5. 21.
URL : http://www.answersingenesis.org/articles/2011/05/21/news-to-note-05212011
번역자 : 문흥규

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