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미생물이야기 극한 상황에서 생존… 활용 범위 무궁무진
2013-07-31 16:42:21
이엠생명과학연구원

극한 상황에서 생존… 활용 범위 무궁무진

미생물이란 눈으로 볼 수 없을 만큼 미세한 생물의 총칭으로 세균, 곰팡이, 효모, 남조류, 바이러스 등 종류가 매우 다양하다. 지금까지 미생물에 대한 연구는 결핵균, 콜레라균, 페스트균 등 인간의 건강을 해치는 병원성 세균에 대한 것이 대부분이어서 미생물은 위험하고 불결한 것이라는 인식이 지배적이었다. 하지만 미생물에 대해서는 아직 밝혀지지 않은 사실이 많으며 인간에게 해를 끼치는 미생물은 극히 일부에 불과하다.
 

 

지구상에 미생물이 존재하지 않다고 할 만큼, 미생물은 자연계에 널리 분포하고 있으며 건강한 흙 1g 속에는 무려 10억 개 가량의 다양한 미생물이 살고 있다. 이들은 쓰러진 나무나 낙엽, 마른 풀, 동물의 시체나 배설물 등의 유기물을 능률적으로 탄산가스와 물, 무기물로 분해하는 역할을 하고 있다. 한마디로 미생물 작용 덕분에, 흙에는 식물의 생장에 필요한 양분이 생성되고, 대기 중에는 식물의 호흡에 필요한 탄산가스의 90%가 만들어지는 것이다.

산소 없이 사는 미생물

 

이 미생물은 심지어 대류권이나 성층권에도 존재한다. 미국 NASA에 따르면, 성층권의 대기에서도 곰팡이나 박테리아가 발견됐고, 고도 48~77㎞의 중간권 대기에서 균류나 박테리아의 포자가 러시아에 의해 포집돼 배양된 사실이 있다. 이는 지상의 미생물이 모래바람이나 화산 분화 등 격심한 대기 순환에 의해 대류권뿐 아니라 성층권과 중간권에까지 도달하고 있는 것으로 해석된다. 대기권의 대부분은 물리적, 화학적 성질 때문에 미생물의 생존이나 생장에 적합하지 않은 것으로 알려졌으나 최근 밝혀진 대기권에서의 미생물 발견은 새로운 관심의 대상이 되고 있다.

또한 과학자들이 주목하는 것은, 생물체가 살 수 없는 극한의 상황에서도 미생물이 발견되고 있다는 점이다. 사이언스 데일리에 의하면, 캐나다의 맥길대학 (McGill University)과 국립연구위원회 (National Research Council of Canada), 토론토 대학 (University of Toronto) 그리고 SETI연구소 (SETI Institute)의 연구자들이 캐나다 극 지역에 위치한 액셀 하이버그섬 (Axel Heiberg Island)의 특이한 샘에서 메탄을 먹으며 살아가는 박테리아를 발견했다고 보고했다.

이곳 샘물은 영하의 온도에서도 얼어붙지 않을 정도로 염분이 높으며, 그 안에는 생명체가 사용할 수 있는 산소가 존재하지 않는다고 한다. 흥미로운 점은 물 표면으로 메탄방울이 발생하고 있다는 것. 보통 메탄가스는 각종 유기 물질이 분해되면서 나오는 기체로 미생물의 작용에 의해 동식물이 부패하면서 만들어진다고 알려져 있지만, 이곳의 미생물은 오히려 메탄을 먹으며 생존하고 있다는 점이다. 샘물의 조건상 메탄을 생성하는 박테리아를 발견하지 못했지만, 매우 특이한 혐기성 조직을 발견한 것이다.

과학자들은 미생물이 산소대신 황산염으로 호흡할지도 모른다는 점에 주목하고 있다. 이는 최근 화성에 생명체가 존재하고 있다는 주장과 맞물리기 때문이다. 최근 화성 탐사로봇 오퍼튜니티와 스피릿 호가 보내온 사진을 분석한 결과 화성 전역에 많은 황산염이 존재하고 있는 것으로 밝혀졌다.

미생물은 바다의 에너지원

이렇게 어디서나 존재하는 미생물은 지구에서 가장 넓은 바다를 구성하는 주요 생명체이기도 하다. 바닷물 1밀리리터에는 어림잡아 백만 마리의 미생물이 살고 있으며, 지금까지의 조사 방법으로 알아낸 해양 미생물은 2만여 종이었지만 진짜 수는 이보다 훨씬 많은 것으로 밝혀지고 있다. 과학자들은 바다 해양의 미생물수는 10억 종에 가까워, 전체 생물량의 50∼90%를 이루고 있는 것으로 추정하고 있다.

바다에 살고 있는 미생물은 육지에 사는 미생물과 마찬가지로 청소부 역할을 하는 분해자이다. 미생물이 없다면 바다는 죽은 동식물의 사체가 둥둥 떠다니는 걸쭉한 죽이 됐을 것이다. 시아노박테리아라는 바다 미생물은, 식물플랑크톤과 마찬가지로 빛을 이용해 이산화탄소를 포도당으로 바꾸는 활발한 광합성을 통해 바다 생명체들에게 바탕이 되는 에너지를 제공하고 있다. 해양학자들은 이들 해양 미생물들이 바다가 숨을 쉬는 역할의 95%를 맡고 있으며, 지구와 사람이 계속 살 수 있게 해주고 있다고 증언한다.

또한 흥미로운 사실은, 바다 미생물들이 구름을 만들어 지구 온도를 조절할 수 있다는 점이다. 바다 표층에 살고 있는 미생물 가운데 상당수는 식물플랑크톤에서 나오는 황 화합물을 기체 상태로 바꿔 대기 속으로 내보내는데, 이 황 화합물 기체가 바로 구름을 만드는 응결핵의 역할을 한다. 최근에 발견된 바다 미생물들은 간단한 단백질 분자 하나로도 빛을 이용해 생체에너지를 만들어내며, 영양물질이 매우 부족한 바다환경에서도 에너지를 보충하며 생존하는 신비한 능력도 있다고 전해진다.

미생물의 유용한 작용


흔히 미생물을 결핵균이나 콜레라균, 살모넬라균 등 유해균과 유산균, 누룩곰팡이 등의 유용한 미생물로 분류하고 있지만, 대부분의 미생물은 중간자적인 성질을 갖고 있다. 예를 들어, 자연 상태에서 우유를 오래두면 부패균이 작용하지만 유용한 미생물을 넣으면 발효가 돼 치즈 같은 건강한 식품으로 바뀐다. 이처럼 우리 몸에서도 미생물은 유용한 작용을 하는 경우가 많다.

피부나 두피에는 건강을 지키는 미생물들이 놀라울 만큼 많이 밀집해 있으며, 외부로부터의 병원균 침입과 감염을 방지하는 역할을 하고 있다. 또한 인간의 대장에 사는 장내 미생물은 대장 내용물 1g마다 1조 마리가 상존하는데, 우리 몸이 직접 만들지 못하는 비타민 B1, B2, B6, B12와 비타민 K 등을 만들어낸다. 요구르트 등 우리가 먹는 유산균의 경우, 한 숟가락에는 20억 마리 이상의 균이 존재하고 있으며, 정장 작용, 면역기능 향상, 항종양성, 콜레스테롤 억제, 혈압 조정 등의 작용을 하는 것으로 밝혀졌다.

또한 최근에는 미생물을 통한 오염물질 처리에도 관심이 높아지고 있다. 유용한 미생물인 효모, 유산균, 누룩균, 광합성세균, 방선균 등 80여 종의 미생물은 악취 제거, 식품의 산화방지, 하수구 정화, 음식물쓰레기 발효 등에 탁월한 효과가 있는 것으로 알려지고 있다. 이러한 미생물들은 항산화 작용 혹은 생리 활성물질을 생성하고, 부패를 억제하는 역할을 하며, 자연을 소생시키는 역할을 하기 때문이다.

 

출처 : 인터넷 과학신문 사이언스 타임즈 ( http://www.sciencetimes.co.kr )




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