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미생물이야기 맨눈으로는 볼 수 없고, 현미경으로 관찰할 수 있는 생물을 총체적으로 미생물이라 부른다.
2013-08-01 14:16:43
이엠생명과학연구원

지구의 보이지 않는 주인, 미생물

 

 맨눈으로는 볼 수 없고, 현미경으로 관찰할 수 있는 생물을 총체적으로 미생물이라 부른다. 미생물은 약 10억 년 전부터 살아 온 지구의 살아 있는 역사이고, 인간에게 해로운 나쁜 미생물과 유익한 미생물로 구분되며 수천미터 바다 속으로부터 화산, 사막지대에 이르기까지 지구상 모든 지역에서 살아 갈 수 있는 특성이 있다.

 

  이 중, 다른 종 생물과는 특징적으로 다른 점이 빨리 자란다는 것이다. 가장 알려진 대장균의 경우는 15~20분에 완전한 성체로 자라는데, 이런 속도라면 하루면 1마리에서 약1,030마리로 늘어나니 얼마나 빨리 자라는가를 알 수 있다. 흔히, 상한 음식을 먹고 2~3시간 내에 식중독이 걸리는 것도 미생물의 빠른 생육에 기인한 것이다. 빠른 생육 덕분에 어린이 새끼손톱 크기인 흙 1g에 중국 인구보다도 더 많은 미생물이 살고 있고, 지구상에 존재하는 생명체인 사람, 동물, 식물, 어류 등의 총무게의 60%를 보이지 않는 미미한 무게의 미생물이 차지하니 얼마나 많은 수의 미생물이 살아가는지 알 수 있다.

 

  그렇다면, 과연 지구의 주인은 누구일까? 그럼, 이렇게 많은 미생물은 우리의 생활과 어떤 관계가 있을까? 사람들에게 미생물에 대해서 질문하면, 전염병, 식중독, 빵을 썩게 하는 곰팡이와 같은 나쁜 이미지만 떠올린다.

 

  정말 그러한가? 단호히 그렇지 않다. 먹는 빵, 포도주, 맥주, 김치, 된장, 야쿠르트, 치이즈를 포함한 식품, 페니실린, 스트렙토마이신과 같은 의약품, 화장품, 비타민 등의 정밀 화학물질, 동물의 사료첨가제, 환경오염을 막는 환경재제를 비롯한 인간이 사용하는 모든 제재를 생산하는 데 미생물이 이용되고 있다.

 

 

  유전체 혁명과 미생물의 연구

 

  미생물의 유전체 해석이 시작된 1995년 이후,미생물이 가지는 중요 구성인자 중 인간이 필요로 하는 중요생리 활성물질과 관련된 유전정보를 필요에 따라서 자유롭게 디자인할 수있는 기술은 획기적 효율성을 가져 지금보다 도 훨씬 빨리 실용화할 수 있다. 보물을 찾기 위한 방법으로 성공 가능성이 희박한 상태에서 무작정으로 땅을 헤집고 다니는 것과는 달리 보물지도를 가지고 망설임 없이 보물이 묻혀 있는 정확한 위치에 가서 바로 보물을 캐내는 것과 같은 효율성을 가진다. 즉, 전통적 미생물 연구시대에는 시행착오적 방법(trial and error)을 사용함으로써 많은 시간이 걸리고 성공률이 낮을 뿐만 아니라 좋은 성과도 얻기가 어려웠다. 그러나 유전체혁명(genome revolution)과 생물 정보혁명(bioinformatic revolution)시대인 21세기에는 시행착오적 방법이 아닌 효율성이 강조된다. 미생물청사진인 유전체와 생체 내에서 유전체가 어떻게 작동하는가를 아는 기능들의 분석을 통해‘대사회로’란 보물지도를 얻을 수 있다. 대사회로란 청사진을 통해서 미리 알고 있는 예측된 방법을 활용하기 때문에 매우 효율적으로 기술개발이 가능하다. 이런 일련의 유전체 혁명은 인간 활동과 관련된 중요 유?무기물의 정복이 이전시대보다도 획기적으로 빠른 속도로 이루어질 수 있다는 데서 그 혁신성이 인정되었다. 이런 근거로 21세기를 바이오테크시대로 명명하고 현재도 기술의 혁명은 계속되고 있으며 그 중심점에는 분명 미생물 유전체 기술이 있다.

 

  현재까지 미생물 유전체의 분석 완료된 수는 공식적으로 340여 개 정도 보고되고 있지만,실제 미생물 유전체는 물질을 획득하는 등 산업 재산적 가치가 높기 때문에 발표하지 않는 것은 이보다 훨씬 많을 것으로 예측할 수 있다. 세계적으로 500개 이상이 분석 중이거나 이미 상당히 많은 수가 분석완료된 것으로 알려지고 있다. 미국 특허청의 보고에 의하면, 지식이 질적, 양적으로 2배가 증가하는 데 걸리는 필요한 시간인 지식배가 속도가 미생물의 경우는 2년 이하로 정보기술이 7년 정도 필요한 데 비해서 굉장히 빠른 속도로 발전해나가는 것을 알 수 있다. 이런 지식 배가 속도는 바로 산업적인 생산성으로 전환되는 데 작용하여 인간의 삶의 질과 양을 증진시키는 데 중요한 역할을 한다.

 

 

   미래사회의 새로운 동력, 미생물 연구

 

 

   그렇다면, 현재 알고 있는 미생물에 관한 지식은 미래사회에는 어떤 파급효과를 창출할수 있을까? 발견된 미생물 중에는 수억 마리가 모여서 큰건축물을 만드는 미생물, 핵폭발에서도 살아남는 미생물, 식물체와 공생하는 미생물, 전기를 생산하는 미생물, 우라늄을 먹는 미생물 등과 같이 현재까지 알려지지 않은 다양한 미생물이 보고되고 있다. 이런 미생물은 미래사회가 요구하는 작으나 효율성이 높은 나노(nano)과학, 여러 가지 학문 간의 융합과학을 만드는 초석이 될 것이다. 즉, 믹소박테리아는 1마리에서 수억 마리로 불어나면 동시에 움직여 건축물을 만드는데, 수억 명의 사람이인간피라미드를 만들기는 거의 불가능하다.그렇다면, 미생물은 도대체 어떻게 만들까?핵 방사능 500 rad 정도에서도 사람은 살 수없는데 3,000배 강한 150만 rad에서 미생물은 어떻게 견딜까?

 

  미생물의 신기능에 대한 인간의 끊임 없는 의문해결에 대한 도전은 미래를 지향하는 꿈의 소재와 무공해 저에너지 고효율을 실현하는 자연형 공정개발을 가능하게 할 것이다.

 

  미생물의 신규 기능해석은 고전적인 개념의 생명-생물 산업분야의 발전 속도에 획기적인 가속도를 부가할 수 있다. 의학의료분야에서는 신개념의 물질 창출, 고기능의 각종 칩(chip)에 의한 정밀 진단과 이에 따른 적절한 치료방안도 도출할 수 있다. 이종의 유전자를 인간의 의도대로 섞는 재혼합법에 의해서 수만 년의 진화과정이 필요한 변화를 시험관 내에서 단지 1~2개월에 가능하게 할 수도 있다. 생체단백질을 원하는 위치에 마음대로 발현시켜서 기능이 훨씬 증가된 최종제품을 임의로 가공할 수 있는 기술, 유전체정보에 의한 생체 공정도를 새로이 디자인하여 획기적 생산성과 효율을 증가시키는 방법과 농작물과 미생물의 상관관계를 응용한 신환경농법, 신품종 개발 등을 통해서 획기적인 농업생산성 향상에 응용하는 등 수없이 많은 예를 들 수 있다. 이런 다양한 실현을 통해서 미생물의 응용은 미래의 신 가능성을 제시하게 될 것이고 이를 통해서 인간과 자연과의 관계를 지금까지와 다른 조화를 우선으로 한 혁신적인 변화를 하게 될 것이다. 혁신적인 변화는 인간에게 신 산업, 그리고 신사고, 신 환경을 염두에 둔 신세대로 발전할 동력이 될 것이다.




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