그랜드 프리즈매틱 스프링(Grand Prismatic Spring)

 

그랜드 프리즈매틱 스프링(Grand Prismatic Spring)

 

[출처] commons.wikimedia.org @Carsten Steger

1. 위치: 미국의 옐로스톤 국립공원(Yellowstone National Park)
2. 유형: 온천(hot spring) (전 세계 3대 온천)
3. 발견: 1839년
4. 구조: 지름 약 113m, 깊이 50m, 약 70℃ 온도의 물을 분당 2,100 L 분출

5. 온천의 무지개 색깔:
  - 온천의 밝고 강렬한 색깔은 미네랄이 풍부한 온천수의 가장자리 주위 호열성 세균(thermophilic bacteria)의 미생물 매트(microbial mat) 결과다. 미생물 매트란, 다양한 미생물들이 층(layer)을 이루어 존재하는 경우를 말한다. 온천의 미생물 매트는 녹색에서부터 빨간색까지 다양한 색상을 만들어내며, 이러한 다양한 색상 차이는 엽록소(chlorophyll)와 카로티노이드(carotenoid) 비율과 유출수의 온도 변화율(temperature gradient)에 따라 달라진다. 여름에는 매트 부분이 주황색과 빨간색인 경향을 보이는 반면, 겨울에는 보통 짙은 녹색이다. 온천 중앙부는 높은 수온으로 인해 대체로 멸균 상태이며, 온천 중앙부가 짙은 파란색으로 보이는 이유는 일반적으로 물이 푸르게 보이는 이유와 같다.

6. 주요 미생물 군집
  1) Calothrix: 갈색 또는 어두운 갈색 매트를 형성하고, 광합성을 통해 생존한다. 온도 30-45℃에서 서식하며, 비교적 온화한 환경에서 잘 자란다. 초기 지구 환경에서의 광합성 생물과 유사하며, 대기 산소 증가에 중요한 역할을 한 것으로 추정된다.
  2) Phormidium: 주황색 매트를 만들고, 온도 35-57℃의 높은 온도에서 번성한다. 온도 변화에 따라 색깔과 대사 활동이 달라지고, 고온 환경에서도 효과적으로 에너지를 생산하는 메커니즘을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.
  3) Aquifex Hydrogenbaculum: 노란색과 흰색을 생성하고, 열과 화학적 에너지를 이용해 생존한다. 황화수소와 이산화탄소를 주요 에너지 원으로 사용하며, 산소가 부족한 환경에서도 활동이 가능하다. 화학 합성(chemosynthesis)을 통해 에너지를 생성하며, 초기 지구의 화학적 에너지 기반 생태계를 모델링 하는데 중요한 단서를 제공한다.
  4) Synechococcus: 초록색과 노란색 매트를 형성하며, 자외선 차단을 위한 카로티노이드 색소를 생성한다. 고온에서도 잘 적응하며, 온도에 따라 카로티노이드 색소 비율의 변화로 초록색에서 노란색으로 변한다. 시아노박테리아의 일종으로 광합성을 통해 에너지를 생성하며, 대량의 산소를 방출하여 대기 성분에 중요한 영향을 미친다. 현대 식물의 엽록체와 유사한 구조를 가지고 있어 생물학적 진화의 핵심 단서를 제공한다.

7. Grand Prismatic Spring의 과학적 의의
  - 온천에서 발견된 호열성 미생물들은 초기 지구와 유사한 환경을 모델링하며, 대기의 산소 농도를 변화시키고, 진화론적 과정에 큰 기여를 했던 '시아노박테리아(cyanobacteria)'의 역할을 보여준다.
  - 현대 식물의 엽록체는 시아노박테리아에서 유래된 것으로 추정되며, 이를 통해 초기 생명체의 진화와 지구 생태계 형성을 이해하는데 중요한 단서를 제공한다.

8. 출처:
  [1] wikipedia.org/Grand_Prismatic_Spring
  [2] https://icjs.us/thermophilic-life-in-yellowstone-national-park-challenges-the-physical-and-chemical-limits-of-survival/

Thermophilic Life in Yellowstone National Park Challenges the Physical and Chemical Limits of Survival - ICJS - International Co