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Microorganism 세균들도 뭉쳐야 살고 흩어지면 죽는다는 것을 알고 있다.
2013-09-30 13:16:44

세균 "뭉치면 살고 흩어지면 죽는다" (중앙일보 2004.07.21)

무리 이루어 세균 막 형성…항생제에 대항 
제약사들, 집단행동 막는 물질 속속 개발 

▶ 밤에 세균들이 집단 행동을 하여 빛을 내는 하와이 오징어. 
수백만마리의 대장균을 미로(迷路)판에 풀어놓고 한곳에 모이게 하는 것이 가능할까.

이화여대 나노과학부 박성수 교수는 현미경으로나 볼 수 있는 아주 작은 미로판을 만든 뒤 대장균을 그 판 위에 골고루 풀어놨다. 두시간 정도 지나자 대장균은 미로가 막히는 부분에 대거 모였다. 미로를 헤매다 동료 대장균들이 한꺼번에 모인 곳을 찾아 뭉치는 데 성공한 것이다. 대장균이 모여든 곳은 밝은 형광을 내도록 해 이동 상황을 현미경으로 알 수 있게 했다. 대장균 형광은 실험 전에 조작한 것들이다.

 

세균들도 뭉쳐야 살고,흩어지면 죽는다는 것을 알고 있는 것이다. 

▶ 세균들이 몰려가며 뭉치는 것을 입증하기 위해 설치한 미로 시험기(左). 현미경으로 본 미로에서 밝은 곳이 세균들이 많이 모여 있는 장소다.

바다 양식 어류의 장출혈이나 탈장 등의 질병을 일으키는 '비브리오 하비아이'라는 세균이 있다. 여름철 양식 어민들에게 골치아픈 세균이다. 이 균은 숫자가 많지 않을 때는 스스로 형광을 내지 않다가도, 무리를 짓게 되면 발광을 하는 특성이 있다. 박성수 교수는 이 균을 역시 미로판에 풀어놓고, 미로 찾기를 시켰다. 막다른 미로에 비브리오 하비아이들이 모여들었고, 수십만마리가 되자 그제야 빛을 내기 시작했다. 서로 흩어져 있을 때는 빛을 내지 않았었다. 

박 교수는 "대부분의 세균이 무리의 숫자가 많고 적음을 인식할 수 있다"며 "무리를 지은 뒤에야 독소를 내뿜어 사람이나 동물에게 질병을 일으킨다"고 말했다. 그의 연구 결과는 지난해 세계적인 학술지 사이언스에 발표되기도 했다. 이처럼 세균의 집단행동은 세균들이 스스로 분비하는 아스파르트산 등 화학 유인물질 덕이다. 이 물질이 있는 곳에 동료들이 있다는 것을 알고 모여드는 것이다. 이런 행동을 통해 환경의 악조건을 이겨나가기도 한다. 혈액 속에 세균들이 모여있다고 치자. 그럴 때 항생제가 혈액 속으로 들어온다면 세균들은 서로 뭉쳐 항생제를 이기는 힘을 만든다. 일종의 세균막을 만들어 항생제가 집단의 속까지 파고들지 못하게 한다고 할 수 있다. 세균의 집단행동은 생존비결 중 하나인 셈이다.

위 속의 '악동'인 헬리코박터 파이로리균도 마찬가지다. 위에는 강한 산성의 위액이 콸콸 쏟아진다. 그런 환경을 견디는 것도 집단행동의 힘이다. 헬리코박터는 위산을 중화할 수 있는 알칼리성 암모니아를 만들 수 있는 유리에이즈라는 효소를 가지고 있다. 위산이 엄습하면 재빠르게 유리에이즈를 뒤집어써야 하는데 그 일을 스스로 할 수 없다. 결국 자신의 몸이 터져 그 효소가 옆 동료의 몸에 뿌려짐으로써 위산을 이기게 한다.

세균의 집단행동은 하와이 오징어에서도 관찰된다. 이 오징어의 몸에는 '비브리오 피숴리'라는 발광균이 있다. 이 균 역시 숫자가 적으면 빛을 내지 않고, 많으면 발광하는 특성이 있다. 낮에는 이 균의 숫자가 적어 하와이 오징어의 색이 검다. 그러나 밤에는 달빛에 자신의 그림자가 생기고, 그것을 본 포식자가 올 것을 염려해 하와이 오징어는 비브리오 피숴리에 영양분을 많이 줘 숫자를 크게 늘린다.

신약 개발자들은 세균의 집단행동을 막아 박멸하는 연구를 하고 있다. 미국 코네티컷주립대 화학과 토머스 우드 교수팀은 세균들이 서로 뭉치게 하는 화학 유인물질을 인식하지 못하게 하는 화합물을 개발했으며, 스위스 바이오제약회사인 앤빅스 AG도 비슷한 약물을 미국 식품의약국(FDA)에 승인 신청을 했다. 뿔뿔이 흩어지게 한 뒤 힘이 약해졌을 때 항생제 등으로 잡겠다는 것이다. 박방주 과학전문기자 <bpark@joongang.co.kr>




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