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미생물이야기 미생물의 '멋진 신세계' 와 '박테리아'
2013-07-31 16:59:51
이엠생명과학연구원

미생물의 '멋진 신세계' 

 

  
미생물이란 크기 1000분의 1㎜ 정도의 미세한 생물을 말한다. 너무 작아 사람의 눈으론 볼 수 없지만 인간생활과는 뗄 수 없는 밀접한 관계를 맺고 있다. 사람에게 이롭기도 하고, 어떤 때는 해를 끼치기도 하는 미생물. 그 천태만상의 세계를 매주 금요일 이 난을 통해 들여다본다.

호주 근해에서 발견된 '스트로마톨라이트' 화석은 약 35억 년 전 미생물에 의해 만들어진 것으로 추정된다. 당시의 지구는 온도가 높은 데다 공기 중에 유독성 이산화황과 이산화탄소가 많아 인간은 물론 현존하는 모든 지구 생명체가 도저히 살 수 없는 환경이었다. 미생물은 이런 환경에서도 공기 중에 있는 산소와 수소의 함량을 높이고 이산화탄소를 석회석으로 고체화해 생명체가 살 수 있는 지금의 지구, 즉 새로운 세계를 열었다. 지구에 인류가 탄생할 수 있도록 작용한 공로자가 미생물인 셈이다.

생명체의 최고 원로격인 미생물이 현재는 얼마나 살고 있을까? 물론 어마어마하게 많다. 어린아이 새끼손톱 크기의 흙 1g 속에 중국 인구보다 훨씬 많은 수의 미생물이 살고 있다. 사람은 50조~60조 개의 세포로 구성돼 있는데, 그런 체내에도 수백 조 이상의 미생물이 함께 살아가고 있다.

미생물의 놀라운 힘은 뛰어난 번식력에 있다. 사람은 태어나서 적어도 20년이 지나야 성인이 되는데, 잘 알려진 대장균은 불과 20분 만에 완전한 성체로 번식한다. 10시간 이내에 무려 10조 개의 자손을 불릴 수 있다. 흔히 상한 음식물을 먹은 뒤 금방 배가 아픈 것은 미생물의 이런 놀라운 번식력에 기인한 것이다. 그런데다 또 억척스럽다. 화산지대, 수천m 깊이 바다 속, 사막지대, 남북극과 같은 극한지역에서도 살아서 자손을 퍼뜨릴 수 있다.

지구촌에 살고 있는 다양한 생명체들의 총 무게 중 60%를 미생물이 차지하고 있다면 믿을까. 눈에 보이지 않는 미생물 개개의 체중을 고려하면 상상할 수도 없는 수가 살아가고 있는 것이다. 그러나 현대 과학기술로도 단지 1% 미만의 미생물만 키울 수 있다. 아직 발견되지 않은 나머지 99% 이상은 여전히 불모지로 남아 있다.

다양한 환경에서 살아가는 미생물의 지혜를 최첨단 과학기술로 풀어 인간에게 건강한 삶과 물질적 풍요로움을 누리자는 것이 미생물 유전체 기술의 요체다. 미생물 삶의 기능을 유전체를 통해 분석하는 것은 보물을 찾는 지도를 갖는 것과 같이 중요하다. 즉 21세기를 주도할 바이오 고속도로는 유전체의 해독과 그 응용기술 개발에 있다.

박테리아 신종을 발표하는 세계적인 국제미생물계통분류학회지(IJSEM)에 우리나라가 1996년까지는 단 한 개의 신규 미생물도 찾지 못했다. 하지만 과학기술계의 끊임없는 노력으로 2003년부터 세계 4위, 2위를 거쳐 2005년도 1위를 달성했다.

기능성을 갖는 보물인 물질은 유전체 정보에서 얻을 확률이 매우 크기 때문에 21세기를 바이오 시대라고 말한다. 금이나 다이아몬드를 찾는 보물지도와도 같은 유전체 해석의 시작은 생명체를 손에 갖고 있어야만 가능하다. 따라서 새로운 미생물 자원을 다량 확보해 나가는 것은 손 안에 보물지도 초안을 갖는 것과 같이 중요한 의미가 있다.

미생물 유전체 정보는 물질적인 측면뿐 아니라 현재 지구인의 가장 어려운 숙제인 환경과 에너지 문제를 풀 수 있는 실마리를 제공할 것이다. 미래 지향의 무공해. 고효율. 저에너지 기술이 실현되는 희망찬 신세계 역시 현재의 지구 생명체가 살아가는 환경을 열어준 미생물이 다시 열어줄 것이다.

 


박테리아 정체는

눈으로 볼 수 없는 ‘단세포 생물’

강한 생명력…각종 질병 원인도

올해도 어김없이 노벨상의 계절이 다가왔다. 이번 노벨 생리의학상은 우리의 위 속에 살면서 위와 십이지장에 궤양과 암을 일으키기도 하는 고약한 박테리아의 존재를 밝혀낸 오스트레일리아의 병리학자 로빈 워런과 배리 마셜에게 돌아갔다. 특히 배리 마셜은 어느 우유 회사의 광고에도 등장해서 우리에게 낯익은 인물이다.

본래 사람의 위는 수소이온농도 지수가 1에 가까운 강한 산성이어서 생물이 살기 어려운 곳으로 알려져 있었다. 위벽에서 분비되는 맹독성의 진한 염산 때문이다. 화학적으로 견디기 어려운 극한 환경에서도 살아남는 생명체가 바로 `헬리코박터 파일로리'라는 박테리아다. 끈질긴 생명력이 놀랍지만 그런 미물이 내뿜는 독성 단백질이 우리의 건강을 해치기도 한다. 그런 사실이 밝혀짐으로써 그동안 스트레스 때문에 생기는 만성병으로 알려졌던 고약한 질병을 예방하고 치료하는 길이 열리게 된 것이 이번 노벨상의 공적이다.

이 세상에 박테리아라는 단세포 생물이 존재한다는 사실을 알게 된 것은 루이 파스퇴르의 놀라운 영감 덕분이었다. 발효를 연구하던 파스퇴르는 1863년에 포도주가 쉽게 쉬어버리는 것이 우리 눈으로 볼 수 없는 `작은 벌레' 때문일 것이라고 믿게 됐다. 포도주를 섭씨 55도로 가열하면 포도주의 품질을 유지하면서 몹쓸 벌레만 죽일 수 있다는 사실도 알아냈다. 오늘날 우유 공장에서 사용하는 파스퇴르식 저온 살균법은 그렇게 등장했다.

파스퇴르는 1873년에 소와 양을 떼죽음으로 몰아넣는 탄저병도 역시 작은 벌레 때문이라는 사실을 공개적으로 증명함으로써 `세균학의 창시자'가 됐다. 전염병이 신의 분노나 체액의 불균형, 또는 `나쁜 공기' 때문에 생기는 것이 아니라는 사실을 처음으로 밝혀낸 것이다. 비록 완전하지는 않지만 우리가 전염병의 고통에서 조금이라도 벗어나게 된 것은 과학자들의 놀라운 통찰력 덕분이다. 오랜 역사를 자랑한다는 신비의 전통 의술이 아니었다는 뜻이다.

우리는 지구가 박테리아라는 단세포 생물로 가득 차있다는 사실을 알고 있다. 지구상에 처음 출현한 생물이었던 박테리아는 끊임없이 정체를 바꿔가고 있기 때문에 지구상에 도대체 얼마나 많은 종류가 살고 있는가는 알 수가 없다. 다만, 지구에 살고 있는 생물 총량의 80퍼센트나 될 정도로 엄청나게 많다는 사실을 어렴풋이 짐작할 뿐이다. 박테리아의 끈질긴 생명력은 상상을 넘어선다. 사람의 위처럼 강한 산성 용액은 물론이고 섭씨 80도가 넘은 뜨거운 물에서도 끄떡없이 살아가는 박테리아도 있다.

`세균'이나 `병균'이라는 무시무시한 이름으로 부르기도 하지만 모든 박테리아가 우리에게 해로운 것은 아니다. 우리의 장을 가득 채우고 있는 대장균은 우리에게 아무런 문제를 일으키지 않는다. 오히려 다른 세균이 침입하는 것을 막아줌으로써 우리에게 도움을 준다. 물론 그 대가로 우리는 대장균에게 충분한 양의 영양분을 제공해줘야 한다. 우리가 대장균과 서로 돕고 사는 아름다운 공생의 관계를 맺고 있는 셈이다. 물론 그런 박테리아가 돌변해서 우리를 공격하기도 한다. `O-157'이라고 알려진 병원성 대장균은 쇠고기를 비롯한 육류를 통해 우리 몸에 들어와서 심각한 장출혈을 일으키기도 한다.

박테리아는 자연 생태계의 중요한 구성원이기도 하다. 지구상의 생물들은 한정된 화학물질을 재활용함으로써 삶을 이어간다. 박테리아는 죽은 생물을 분해시켜서 그런 재활용을 촉진시키는 중요한 역할도 한다. 자연에서 흔히 볼 수 있는 부패 현상이 바로 그것이다. 과학은 자연을 정복하거나 자연의 신비를 몰아내기 위한 것이 아니라 우리 스스로의 생존을 확보하기 위한 애처로운 몸부림의 결과일 뿐이다. 




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