토종 무당개구리(Bombina Orientalis)를 이용해 환경을 감시하고 국민의 건강을 지키는 생태독성 분석기술이 국내 최초로 개발됐다. 

환경부와 한국환경산업기술원은 2009년부터 시작된 차세대 환경기술 개발사업을 통해 국내 자생종 야생생물자원인 무당개구리의 보존기술과 환경 감시용 평가기술을 확보했다고 16일 밝혔다. 

※ 야생생물 : 산, 들, 강 등 자연 상태에 서식하거나 자생하는 생물종(種) 

이번에 개발된 기술은 한국산 자생 양서류인 무당개구리의 배아를 이용해 화학물질 및 환경시료 등의 생태독성과 인체 영향 등을 분석하는 것이다. 

한양대 계명찬 교수팀은 연구를 통해 무당개구리의 포배단계 배아를 이용한 발생독성시험법(7일)과 유생을 이용한 급성독성시험법(4일)을 개발했다. 발생독성시험은 화학물질이 생식 전반(생식세포의 발생부터 출생 후 성장까지)에 미치는 영향을 총망라해 평가함으로써 기형유발성이나 수태장애 등의 부작용을 시험하는 방법이다. 급성독성시험은 비교적 짧은 기간(1일~10일) 동안 시험생물을 독성물질에 노출시켜 반응을 관찰하는 과정이다. 

이를 통해 화학물질 및 환경시료 등이 생태계와 인체에 노출될 경우의 위해성을 판단할 수 있는 방법을 마련하게 됐다. 개발된 기술을 통해 위해 정도를 파악해 환경오염을 막기 위한 관리기준을 마련하는 한편, 환경 보건 관리 방안도 마련할 수 있게 됐다. 

※ 연구과제 : 한국산 양서류 배아를 이용한 생태독성시험법 개발 및 수서환경 생태 위해성 평가 체계 구축(2009-2011) 

또한, 연구를 통해 인공수정으로 무당개구리 한 개체로부터 연간 최대 4회까지 배아를 획득할 수 있을 기법도 최초로 개발했다. 

이를 통해 무당개구리의 생식 증대가 가능해져 자생종인 무당개구리의 보존이 수월해졌다. 

또한, 산란철인 봄철뿐 아니라 사계절 내내 환경 독성 시험을 시행할 수 있게 돼 관련 연구를 더욱 활성화 할 수 있을 기반이 마련됐다. 

이외에도 생태독성 평가를 위한 통계처리 방법, 조직학적 분석, 연골염색 처리, 유전자 발현분석 등의 실험과정을 적용한 생태독성시험법을 개발했다. 

또한, 이 과정에서 배아생존율, 기형발생률, 성장률 등의 다양한 독성분석종말점을 제시했다. 

※ 독성분석종말점(toxicologicalendpointt) : 생물에 영향을 미치는 독성물질의 악영향(adverse effect)을 값으로서 표현하기 위한 분석 지표 

실제 신규 개발 기술을 활용한 분석 결과, 농작물 제초제, 살충제, 화장품용 방부제 등 7종의 화학물질과 환경시료(하수처리장과 공단의 배출수, 인공 복원 습지 등)의 위해성을 확인하는 결과를 도출했다. 

분석 결과, 농약류인 카바릴(carbaryl)의 경우 생존율에 대한 최소영향농도(LOED)가 10μM*이며, 그보다 낮은 5μM 농도에서 배아의 기형발생이 확인됐다. 

※ 1 μM(마이크로 몰) ; 100만분의 1 몰(10-6 mole) 

내분비계 장애물질의 대표인 노닐페놀(nonylphenol)은 1μM의 농도에서 배아의 사멸, 성장저해, 색소체(melanocyte) 발달 저해, 변태(metamorphosis) 억제를 유발하는 것으로 확인됐다. 이 결과는 ‘Chemosphere’ (Park et al. 2010)를 비롯한 해외의 유명 학술지들에 게재됐고, 국제학술대회에서도 발표돼 관심을 받았다. 

화장품, 의약품, 식품의 보존제로 사용되는 부틸파라벤(Butlyparaben, 안식향산)은 초기발생기 양서류 배아의 두부(head) 형성에 장애를 일으키고, 올챙이(유생)에는 마취효과가 있는 것을 확인했다. 이는 지금까지 안전한 것으로 알려진 파라벤류에 대한 새로운 독성 효과를 발견한 것이다. 이 내용은 논문을 통해 국제 학회에서 발표할 예정이다. 

환경산업기술원 관계자는 “이 기술은 국내 최초의 양서류 독성시험법인 동시에 국내에 현존하는 독성시험 모델 중 가장 고등한 생물을 이용한 기술이라는 점에서 가치가 있다”며 “무당개구리의 인공수정 기술을 확보함으로써 국내산 야생생물의 보존과, 나아가 생물자원을 이용한 유용기술을 확보했다는 데 있어서도 의미를 갖는다”고 설명했다. 

그동안 척추동물의 초기 발생 및 기관 분화에 미치는 환경오염과 생태 영향 분석에는 남아프리카산 개구리인 제노푸스(African clawed frog; Xenopus laevis)를 이용하는 독성시험법을 썼다. 양서류를 이용한 독성평가는 척추동물의 기관 분화에 미치는 영향을 파악할 수 있어서 물벼룩이나 녹조류, 어류(송사리, 붕어 등)를 이용한 분석보다 활용도가 높다. 

특히 양서류 시험의 경우 시기에 따라 발생독성분석(초기배아), 급성독성분석(유생), 변태독성분석(변태시기)이 가능해, 화학물질 및 환경시료의 생태독성 평가뿐 아니라 인체 영향까지 추측할 수 있어 널리 활용되고 있다. 그러나 제노푸스는 외래 생물종이어서 국내에 도입되면 생태계 교란의 우려가 크고, 아프리카 열대 지역에서 자생하기 때문에 사계절이 뚜렷한 국내 환경에 적용하기 어렵다는 단점이 있다. 

이어 “무당개구리 외에도 녹조류인 반달말과 불가사리 등의 유용생물자원 연구를 수행한 경험을 바탕으로 국제적 생물자원 협약인 나고야 의정서에 대응하고 생물주권을 확보하는 연구를 더욱 추진할 계획”이라고 밝혔다. 

무당개구리 배아를 이용한 생태독성 분석기술은 SOP(Standard Operating Procedure: 표준작업절차서)를 작성해 새로운 생태독성시험법으로 OECD에 제안할 예정이다.