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미생물이야기 새로운 박테리아 Kaistella, Kaistia genus의 발견
2013-08-01 17:03:17
이엠생명과학연구원

 

새로운 박테리아 Kaistella, Kaistia genus의 발견

 

현미경을 통해서만 볼 수 있는 사이즈가 작은 미생물을 크게 구분하면 박테리아(진정세균), 아키아(고세균) 등의‘원핵미생물’과 술을 빚을 때나 빵을 숙성할 때 주로 쓰는 효모(yeast)나 된장을 담글 때 하얀색 푸른색의 얇은 균사막을 만들고 이상한 냄새를 풍기는 곰팡이(fungi)로 구성된‘진핵미생물’로 나뉠 수있다. 이 중 분류체계가 잘 알려져 있는 것은 원핵미생물이다.

 

  이 중에서도 쉽게 고체평판 한천배지에서 자랄 수 있어 지금까지 주연구의 재료로 썼던 것은 바로 박테리아들이다.  

 

 

  우리에게 박테리아는 무엇일까?

 

  박테리아라고 하면 일반적으로 우리 삶과 동떨어진 생명체라고 생각할 수 있지만 조금만 알고 보면 우리 주위에서 너무나 친숙하게 살아가고 있는 생명체이다. 이들은 매일매일우리들과 싸우고, 우리들이 입으로 먹으면서, 우리들 뱃속에서 살아가고 있다.

 

  각각 종류별로 간단히 살펴보면, 우리 인간의 적이 되어 우리의 면역세포들과 한바탕 크게 싸움을 벌이는 병원미생물(콜레라균, 장티푸스균, 식중독균, 이질균 등)이 있고, 음식을 맛있게 발효시켜 김치, 요구르트, 치즈, 술 등을 만들어 주는 식품미생물(유산균, 효모 등)이 있는가 하면, 또 음식물 쓰레기나 환경에 해를 끼치는 독성물질을 분해하여 청소해주어 환경을 지켜주는 환경미생물 등이 있다.

 

  최근에는 미생물의 이용 영역이 더욱 확대되어 우리가 아플 때 먹는 약을 만드는 것을 도와주며, 여러 가지 효소들을 만들어 주는 산업도우미로서 역할도 하고 있는 등 우리 가까이에서 활동하고 있다. 또한 최근에는 일반인들도 미생물을 이용하여 집에서 값싸게 우유를 발효시켜 다양한 종류의 요구르트를 만들어 먹고 있고, 자가양조 키트를 구입하여 맥주나 과실주를 담아먹는 사람들도 늘어나고 있다.

 

  하지만 무엇보다도 우리 밥상에 매일 올라오는 김치가 바로 박테리아 중 인간에게 유익함을 주는 유산균의 작용으로 만들어진 식품이라는 것 하나만으로도 얼마나 박테리아가 우리와 친숙한 것인가를 알 수 있을 것이다. 미생물들은 각각의 종류에 따라서 이렇듯 우리 인간에게 여러 분야에서 불가분의 관계에 있으며, 더욱 확대하여 판단한다면 유용하고 자원으로서 연구할 가치가 있는 존재라는 것을 알수 있을 것이다.

 

 

  미생물 종의 발견과 규명

 

  그렇다면 과연 미생물의 전체 숫자는 얼마나 될까? 미생물 학자들은 지구상에 1030 정도의 원핵생물이 존재한다고 말한다. 하지만 이것보다 좀 더 의미있는 질문은‘과연 서로 다른 유전 정보를 가진 분류의 최소단위인‘종(species)이 과연 얼마나 될 것인가?’이다. 박테리아 분류의 최소단위는 종인데 작은 크기의 단순한 겉모습으로는 이를 구분할 수 없기 때문에 전문적인 분자생물학적 기술과 화학분석적인 방법,생리 및 생화학적인 테스트를 총동원하여 종합적으로 살펴보는 다상분류방식을 통해 이들의 종을 구분하고 있다.

 

  미생물의 발견 이래 미생물의 숫자는 많은 줄 예측해 왔지만, 얼마나 다양한 유전정보를 가질 수 있는 미생물 종들이 있을 수 있는지에 대해서는 어느 누구도 감히 상상할 수 없었다. 바야흐로 1990년대에 접어들어 분자수준에서 생명현상을 규명하는 일이 활발히 일어났고, 미생물학 분야에서도 그 종의 수가 상상을 초월할 정도로 많다는 것을 서서히 인식하게 되었다.

 

 

  미생물 자원확보의 중요성

 

  지금까지 박테리아는 6천여 종이 알려져 있으나, 이것은 정말 넓은 모래사장에서 한 줌의 모래정도로 작은 양이다. 아직 우리 인간들은 최첨단과학기술을 가지고 있다고는 하지만 밤하늘의 별들의 개수를 불투명하게 추정하는 것과 같이 우리들이 밟고 서 있는 이 토양에 살고 있는 미생물의 종수에 관해서도 명확하게 알지 못하는 기술적인 한계를 가지고 있다.

 

  하나 분명한 사실은 바로 우리 발 밑 토양에 새로운 유전정보를 가진 박테리아 종들이 지극히 많다는 것이다. 원핵미생물의 생리작용은 동?식물에 비해 다양하게 알려지고 밝혀져 있지만, 또 다른 생리작용을 발견할 수 있는 가능성이 열려져 있고, 새로운 미생물은 더욱 새로운 유전자를 가지고 있어, 새로운 응용의 가능성을 크게 가지고 있기 때문에 새로운 미생물을 끊임없이 발견해나가다 보면 전혀 예상치 못한 역할을 하고 있는 원핵미생물을 발견할 수 있는 것이다. 다만 금이 땅속에 광맥을 따라 묻혀있지만 캐지 않으면 그림의 떡인 것처럼 미생물자원 또한 우리들의 토양 속에 터를 잡고 같이 살아가고 있지만, 분리되어 언제든지 그 미생물이 하는 일을 조절할 수 있게끔 배양해 두어야 유전자원으로서 가치가 생기는 것이다. 그래서 우리 주변에 지천으로 깔려있는 미생물 자원의 확보는 미래의 유전자원 및 바이오기술을 위한 점진적인 투자로 인식하여 꾸준히 추진되어야 할 과제인 것이다.

 

 

  카이스트의 이름을 딴 Kaistia, Kaistella

 

  카이스트 환경 및 분자미생물학 연구실에서는 환경정화일을 하는 환경지킴이의 역할을 하는 미생물들을 발굴하는 작업을 20여년 전부터 꾸준히 해오고 있다. 2000년을 지나오면서‘16S rRNA gene’의 분석을 통해 박테리아의 계통분류의 혁명적인 작업이 이루어지게 되었고, 이런 분류작업을 통해 분리된 박테리아를 체계적으로 그 속과 종을 분류하여 자원화할 수 있었다. 국내의 하천과 토양, 환경처리시설에서 중요한 역할을 하게 될 미생물 슬러지로부터 환경정화용 박테리아들을 분리하였고, 이들을 분석한 결과 지금까지 발견된 균과 계통학적으로 크게 차이를 보여 새로운 속으로 발표한 균들이 여럿 있었다.

 

  대표적인 속은 본교(KAIST)의 이름을 따 명명한 Kaistia, Kaistella가 있고, 또 토양에서 분리한 Sivimonas, 미생물학자 신용국 보건의료산업센터장 이름을 딴 Shinella 라는 속 이름을 지어 국제 미생물분류학회지에 발표하였다. 아직 미발표됐지만 준비하고 있는 속들도 Kaistina, Kaistobacter, Kaistomonas 등을 포함하여 여러 속 및 수십 종에 달하고 있는데, 이들 신종 박테리아를 확보하여 자원으로 쓸 수 있도록 연구하고 있다.

 

  또한 한국의 대표한약재인 인삼을 키우는 인삼밭 토양에서 지금까지 분리되어지지 않았던 새로운 문(candidate phylum OP10)에 속하는 미생물을 최초로 순수분리 하는데 성공하였다. 순수분리가 되면 미생물유전체학이라는 기술로 박테리아의 전체 게놈(genome)을 판독 분석할 수 있어 그 균주만이 가지는 고유한 특성을 다른 계통에 속하는 박테리아의 게놈과 비교분석함으로써 쉽게 예측할 수 있는 이점이 있다.

 

 

 미생물자원 확보를 위한 정책적 지원이 필요

 

  우리나라는 당장 현실적인 응용성을 강조한 나머지 미생물 자원의 확보라는 미래 투자보다는 현실의 사업성에 주안점을 두어 이 분야의 예산이 충분치 않았다. 충분히 발굴할 수 있는 미생물 자원을 자원화 하는데 제약이 있는 실정인 것이다. 다행히‘21세기프론티어사업단’의 하나인‘미생물 유전체활용기술개발사업단’이 주축이 되어서 국내의 미생물 자원을 모으고 특성을 밝히는 일에 연구비를 지원해주고 있다. 최근에는 진보된 기술과 숙련된 국내 미생물 계통분류학자들의 노력 덕분에 짧은 시간 안에 효과적으로 자연계로부터 미생물을 자원화 하는 방법이 체계화되었다. 국내 미생물학자들의 미생물 신종 자원의 발표가 2005년에이어 2006년에도 세계 1위를 점유하였고, 지금까지 기세로 보아 올해도 세계 1위를 달성할 전망이다. 이렇게 연구계의 분위기가 고조된 시기에 미생물자원을 확보하고 특성연구를 더욱 잘 할 수 있도록 사기를 북돋아주는 정부의 전폭적인 지원이 이어지기를 바란다.




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