[데일리환경=유승철 기자] 비가 드문 건조지대에서는 토양 표면을 덮는 미생물 공동체도 오랫동안 활동을 멈춘다. 비가 내려 흙이 젖더라도 모든 미생물이 곧바로 깨어나지는 않는다. 미국 펜실베이니아주립대 연구진이 생물학적 토양 껍질(바이오크러스트)에 인공 강우를 준 실험에서, 6시간 안에 단백질 합성 활동을 재개한 미생물은 전체의 4~7%에 그쳤다. 성숙한 토양 껍질에서는 활동을 시작한 세포가 더 많았다. 이 연구는 바이오크러스트를 이루는 미생물의 ‘존재’와 실제 기능이 같지 않을 수 있음을 보여준다. 토양에 어떤 세균이 많이 사는지 확인하는 것만으로 비가 온 뒤 누가 먼저 활동하고 토양 기능에 기여하는지 알 수 없다는 뜻이다. 연구진은 빠르게 반응하는 일부 미생물을 찾아내면 건조지 생태계를 복원하는 데 도움이 될 수 있다고 밝혔다.바이오크러스트는 건조지 토양의 맨 위 수 밀리미터를 덮는 얇은 생물층이다. 남세균과 조류, 지의류, 이끼류 등 여러 미생물과 생물이 함께 만든다. 단단한 지표처럼 보이지만 토양 입자를 붙잡아 바람과 물에 쓸려 나가는 것을 줄이고, 수분과 영양 순환에 관여하는 살아 있는 층이다. 식물이 드문 사막과 반건조 지역에서 토양 표면을 안정시키는 역할을 한다. USGS는 이 생물층이 매우 취약하고, 훼손되면 회복에 여러 해가 걸릴 수 있다고 설명한다.연구진은 미국 유타주 모압 인근 콜로라도 고원에서 채집한 초기 단계와 성숙 단계의 바이오크러스트를 실험실에서 비교했다. 표본에 3㎜ 상당의 모의 강우를 주고 빛이 있는 조건과 어두운 조건에서 6시간 동안 관찰했다. 세포가 새 단백질을 만들 때 표지를 붙이는 BONCAT-FACS 기법으로 활동 중인 세균을 분리한 뒤, 16S 리보솜 RNA 유전자 분석으로 종류를 확인했다.초기 단계와 성숙 단계 표본 모두에서 6시간 안에 단백질 합성 활동을 재개한 세균은 약 4~7%였다. 성숙한 바이오크러스트는 전체 미생물과 활동 세포의 수가 더 많았지만, 깨어난 미생물의 비율은 여전히 일부에 한정됐다. 이 결과는 ‘활동 중’이라는 판단이 세포 분열을 직접 뜻하는 것은 아니며, 짧은 시간 동안의 단백질 합성 활동을 측정한 것이라는 점도 함께 고려해야 한다.연구진은 비가 낮에 내렸는지 밤에 내렸는지가 처음 6시간 동안 미생물 활동에 큰 차이를 만들지 않았다고 보고했다. 바이오크러스트의 주요 구성원 가운데 광합성을 하는 남세균이 있어 빛에 따라 다른 반응을 보일 것으로 예상했지만, 짧은 관찰 시간에서는 활동 세균의 구성과 활성 정도가 빛의 영향을 크게 받지 않았다. 토양에서 가장 흔한 세균이 비 직후 가장 먼저 활동하는 세균과 반드시 일치하지도 않았다.이 연구는 자연의 강우를 장기간 추적한 현장 관측이 아니라, 채집한 토양 표본에 정해진 양의 물을 준 통제 실험이다. 모압 인근의 특정 생물층을 3㎜ 모의 강우와 6시간 조건에서 살폈으므로, 다른 지역·계절·강우량에서도 같은 비율이 나타난다고 단정할 수 없다. 실제 토양에서는 강우의 세기와 지속 시간, 기온, 토양 상태, 이전의 건조 기간 등이 함께 작용할 수 있다.논문은 국제학술지 《ISME Journal》 2026년 1월호에 실렸다. 펜실베이니아주립대는 11월 11일 연구 내용을 소개하면서 바이오크러스트 복원에 미생물의 종류뿐 아니라 비가 온 뒤 실제로 활성화되는 집단을 이해할 필요가 있다고 밝혔다. 연구진은 빠르게 활성화되는 미생물을 찾아 배양하는 방안도 향후 복원 연구의 가능성으로 제시했다. 이는 아직 실제 복원 현장에서 효과를 입증한 기술은 아니다.바이오크러스트는 기후 변화와 토지 이용 변화에도 취약하다. 별도의 전 지구 모형 연구는 온난화와 토지 이용 압력이 이어지는 시나리오에서 바이오크러스트 면적이 2070년까지 25~40% 줄 수 있다고 추정했다. 이 수치는 이번 미생물 실험이 직접 산출한 결과가 아니라 2018년 발표된 별도 예측이다. 토양 표면의 생물층이 약해지면 토양 안정성과 탄소·질소 순환에 영향이 생길 수 있어, 건조지 복원에서는 어떤 미생물이 있는지뿐 아니라 강우 뒤 언제, 얼마나 활동하는지를 살피는 일이 중요해지고 있다.