서로 다른 환경 구배와 물리적 규모에 걸친 미생물 군집 내 미세조류의 상호작용은 미생물 진화와 생태계 기능에 필수적인 역할을 한다는 점에서 널리 알려져 있으며, 미세조류 기반 생명공학 시스템에서 생산성, 회복탄력성, 기능성을 좌우하는 핵심 동인으로도 인식되고 있다. 이러한 상호작용—분자 수준부터 개체군 수준까지—은 핵심 분자 화물의 생산 및 수송에 영향을 미치며, 이는 더 넓은 생태학적 및 공학적 함의를 가지는 동시에 전 지구적 규모의 생지화학적 순환에도 영향을 미친다. 최근의 멀티오믹스(multi-omics) 접근법과 합성생물학의 발전은 다양한 미세조류-미생물 컨소시엄을 둘러싼 대사적 유연성과 상호작용 메커니즘에 대한 이해를 크게 확장해 왔다. 그럼에도 불구하고, 이러한 컨소시엄에서 가능한 상호작용의 스펙트럼이 매우 넓다는 점은 새로운 생물학적 통찰을 규명하고 미세조류 합성생물학의 진전, 생물학적(자연 기반) 오염정화 및 탄소 고정의 기회 마련, 그리고 바이오연료 및 고부가가치 바이오제품의 상용화를 촉진하기 위해 추가적인 체계적 연구가 시급함을 요구한다. 미세조류-미생물 상호작용의 중대한 중요성을 인식하여, 본 연구 주제(Research Topic)는 해당 분야의 최근 성과를 모아 제시하기 위해 구성되었다. 이 모음집에 실린 7편의 논문은 광범위한 주제를 다룬다. 즉, 실외 미세조류 배양 시스템에서 조류 번무를 형성하는 데 영향을 주는 새로운 미생물과 포식성 세균에 관한 보고부터, 엽록체 표적 펩타이드를 위한 딥러닝 기반 예측 모델, 그리고 조류 생명공학을 위한 마이크로바이옴 엔지니어링 접근법에 대한 시의성 있는 종설까지 포함한다. Mankiewicz-Boczek 등은 전 세계 담수 수계에서 유해한 조류 번무의 생태학적 위협을 좌우할 수 있는 형태적으로 구분되는 시아노박테리아와 연관된 세균 컨소시엄을 조사하였다. 16S rRNA 앰플리콘 시퀀싱 및 샷건 메타게놈 분석 결과, 피코스피어(phycosphere) 조성과 영양소-순환 능력은 우점하는 시아노박테리아 균주에 따라 달라지는 것으로 지지되었다. 특히 Microcystis는 Aphanizomenon 및 Planktothrix보다 더 복잡한 세균 연합을 지지하였다. 흥미롭게도, 질소-고정 비능(diazotrophic이 아닌) 번무는 더 높은 수준의 질소 및 인 순환 관련 유전자의 풍부도를 보였는데, 이는 영양소 변환을 통해 번무의 생태학적 영향에 중요한 역할을 할 가능성을 시사한다. 이와 같은 결과에 공명하여, Li 등은 해양 생태계에서 Phaeocystis globosa의 번무로부터 분리한 세균 균주를 보고하고, 이 번무를 형성하는 조류의 성장에 기여하는 아모니아화(ammonifying) 및 인 용해(phosphorus-solubilizing) 기능의 역할을 강조하였다. 특정 분리균 GXAS306 T 는 Aliikangiella 속에 속하는 것으로 확인되었으며, 그 성장 촉진 활성은 번무를 형성하는 조류의 운명이 함께 존재하는 세균 군집에 밀접하게 좌우됨을 다시 한 번 보여준다. 번무를 형성하는 조류에는 대형조류인 거대조류(예: 대규모 녹조류 조류퇴적을 형성하는 해조류)도 포함되므로, Liu 등은 부패하는 Ulva 녹조(ulva green tides)가 피코스피어 미생물군집에 미치는 영향을 조사하였다. 샷건 메타게놈 분석은 Ulva prolifera 녹조의 붕괴가 피코스피어 미생물군집 구조를 상당히 변화시켰음을 시사하였다. 많은 엽록체 단백질은 핵에서 암호화되어 번역 후 엽록체로 수입되므로, 엽록체 표적 공학뿐 아니라 진화적 계통사를 규명하기 위해 cTPs(cTPs: chloroplast-targeting peptides)를 예측하는 것이 중요하다. Chlamy_ChloroPred로 명명된 본 예측 분류기는 이전에 보고된 TargetP 2.0보다 실질적으로 더 높은 예측 정확도를 달성하였다. 그럼에도 불구하고, 모델 성능을 향상시킬 여지가 남아 있다는 점은 Koneru 등과의 연계 속에서 확인되며, 더 발전된 예측 모델을 위해 그리고 미세조류-미생물 상호작용을 더 잘 이해—궁극적으로는 이를 활용—하기 위해서는 더 크고 고품질의 생물학적 데이터셋이 필요하다는 점을 강조한다. 단일한 모음집이 본 주제의 전 범위를 모두 포괄할 수는 없지만, 여기 수록된 7편의 논문은 본 주제의 학제 간(transdisciplinary) 성격을 대표한다. 새로운 도구와 접근법을 둘러싼 기대감이 커지는 가운데, 본 모음집에 실린 논문들이 보여주듯 미세조류-미생물 상호작용의 복잡한 직조(tapestry)에 대한 우리의 집합적 이해는 앞으로도 더욱 깊어질 것으로 낙관한다. 아직 해결되지 않았으나 동시에 난제이면서도 흥미로운 도전 과제가 남아 있는 만큼, 우리는 이 흥미로운 분야를 더 탐구하기 위해 새로운 관점과 아이디어를 가진 연구자들의 적극적인 참여를 강력히 권장한다.

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