제주대학교 생명공학부 이상아 교수 연구팀과 독일 KIST-Europe 김용준 박사 연구팀은 최근 구형보다 위험한 파편형 미세플라스틱이 물벼룩(Daphnia manga)의 장내 미생물 불균형(dysbiosis) 및 미생물 군집의 해독기능성 군집 변화를 유도한다는 점을 밝혀냈다.

본 연구는 단순히 미세플라스틱의 농도나 재질뿐만 아니라 형태가 독성을 결정하는 핵심 요인임을 증명한 연구이다. 플라스틱이 자연환경에서 물리화학적인 분해과정을 거쳐 미세플라스틱 또는 나노플라스틱으로 변한다. 이 작은 입자가 먹이사슬 가장 하위 생물의 섭식활동을 시작으로 고등생물까지 영향을 미친다는 사실은 이미 학계 뿐만 아닌 일반 대중들에게도 널리 알려진 위험요소이다. 그리고 미세플라스틱의 노출에 의한 부작용(adverse outcomes, AOs)을 연구하는 것은 인간이 만들어낸 문제점을 인간 스스로 사명감을 가지고 풀어내야 하는 전 인류적 과제이다.

그러나 연구자들은 실제 환경에 존재하는 형태의 미세플라스틱을 사용해 실험을 해야 조금은 더 유의미한 결과를 얻는 다는 사실을 인지함에도 불구하고 미세플라스틱을 환경에서 수거하기란 상당히 높은 수준의 시간, 비용, 노력이 요구된다. 또한 수거를 했다고 하더라도, 다양한 종류의 미세플라스틱이 갖는 개별 독성을 비교하기 위한 분류는 더더욱 어려울 수 있다. 그래서 본연구에서는 현재 미세플라스틱 연구가 주로 제조된 ‘구형’ 입자에 집중되어 있는 점을 주목해 실제 자연계 존재하는 다양한 ‘파편형’의 위험성 그리고 담수환경에서 1차 소비자인 물벼룩 (Daphnia manga)에 의한 섭식과 이에 대한 생태/독성학적 위험성을 연구했다.

공동연구진은 파편형 플라스틱을 임의로 제작하여 환경에서 존재하는 형태와 최대한 일치를 시켰고, 이를 물벼룩에 노출시킨 후 장내 미생물 군집의 변화와 독성이 일반 구형 플라스틱과 어떻게 다른지 분석했다.

그 결과 구형 플라스틱의 경우, 장내 미생물 군집의 유익균을 증가시켜 독성을 완화하려는 적응 반응을 보여줬으나, 파편형 플라스틱을 노출시켰을 시 유해균의 다양성이 높아져 물벼룩 장내 불균형 (dysbiosis)이 유도되는 것을 확인했다. 이와함께 bioinformatics tool 을 활용해 장내 미생물 군집의 기능을 비교분석 한 결과 장내 미생물이 기본적으로 미세플라스틱과 같은 외부 독성물질에 대응해 숙주의 적응 및 복원력을 지원하는 중요한 역할을 수행하고, 독성이 더욱 강한 파편형과 같은 미세플라스틱에 노출됐을 때, 장내 미생물 군집이 미세플라스틱 분해와 관련된 enzyme 및 유해화합물 해독 경로가 더욱 활성화됨을 밝혀내었다.

연구책임자 제주대학교 이상아 교수는 "본 연구는 환경 위해성 평가의 새로운 패러다임을 제시하고자 시작한 연구이며, 향후 미세플라스틱의 생태 독성 평가 및 규제 마련 시, 입자의 형태적 특성을 반드시 고려해야 한다는 정책 및 학술적 근거를 제공할 수 있다"고 말했다.

본 연구는 세계적인 상위2% 환경 과학 학술지인 Marine Pollution Bulletin에 게재됐다.

논문링크 : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X26000056?ref=cra_js_challenge&fr=RR-1

DOI 주소 : https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2026.119218