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미생물이야기 미생물의 공생
2013-08-07 12:37:07
이엠생명과학연구원

공 생

공생에는 편리공생, 상보공생 및 상리공생이 있다.

 

편리공생

편리공생(commensalism)이란 한 집단은 이익을 얻는 반면 다른 집단은 어떠한 영향도 받지 않는 공생관계이다. 편리공생은 영향을 받지 않는 개체군이 정상적인 생장을 하는 과정에서 다른 개체군에 유리하게 작용할 수 있게 생장환경을 변형시킬 때 일어날 수 있다.

편리공생에서 타 집단에 이익을 주는 집단이 하는 일의 예를 들면 다음과 같다.

1) 통성혐기성 세균(facultative anaerobe)이 산소를 소모한다.

2) 성장인자(비타민, 아미노산 등)를 생성한다.

 

 

3) 섬유소(cellulose)를 분해하여 올리고당과 포도당으로 만든다.

4) 독성물질(H2S, Mn 등)을 제거 및 중화한다.

특정한 기질에서 자라고 있는 한 미생물이 자기 자신은 사용할 수 없는 다른 기질을 이유없이 산화하는 것을 공동대사(cometabolism)라 한다. 예를 들면, Mycobacterium vaccae는 프로판(propane)을 대사하여 사이크로헥산올(cyclohexanol)로 산화시킨다. Pseudomonas 집단은 사이크로헥산올을 대사하여 에너지를 만든다(그림 1). 따라서 사이클로헥산올을 이용할 수 없던 Pseudomonas 집단은 이익을 얻지만 Mycobacterium은 사이크로헥산올을 대사시킬 수 없으므로 아무런 영향도 받지 않는다.

 

 

상조공생

상조공생(synergism)이란 두 미생물 집단 모두가 이익을 얻지만 두 집단의 공생이 필수적이지는 않다. 상조공생의 예로 협동영양(syntrophism)이 있다. 이것은 필요로 하는 영양소를 둘 이상의 집단이 상호작용하여 공급하는 것이다. 예를 들어 Streptococcus faecalis 와 E. coli는 모두 단독으로는 아르기닌을 푸트레신(putrescine)으로 변화시킬 수 없다. 그런데 S. faecalis가 아르기닌을 오르니틴(ornithine)으로 변화시킨 후에는 E. coli는 오르니틴으로 부터 푸트레신을 생산할 수 있다(그림 2).

 

 

상조공생의 예는 다음과 같다.

1)Azotobacter가 고정화한 질소를 다른 토양세균이 이용하며, 다른 토양세균은 Azotobacter에게 유기물을 제공한다.

2) Pseudomonas에 의한 오르시놀(orcinol)의 대사는 다른 미생물이 그 대사산물을 소모하여 제거하여 줌으로써 되먹임제어 작용이 발생하지 않으므로 생장이 더욱 촉진된다.

 

 

상리공생

상리공생(mutualism)은 공생(symbiosis)이라고도 하며 상조공생의 특수한 경우로 두 집단 사이의 관계가 의무적인 경우이다. 두 집단이 상리공생 관계이면 단독으로는 생존할 수 없었던 서식지에서 생존이 가능하다. 예를 들어 지의류에서 조류와 균류는 상리공생을 한다. 조류공생자(phycobiont)인 시아노박테리아(cyanobacteria)와 녹조류 등은 광합성을 하여 균류에 유기물을 제공한다. 자낭균류 등으로 구성된 균류공생자(mycobiont)는 무기영양염류나 생장인자를 공급하고 조류공생자를 보호한다.

지의류는 건조나 온도변화 등에 대한 저항성이 크다. 그러나 대기오염으로 아황산가스(sulfur dioxide)의 농도가 증가하면 조류공생자의 엽록소가 파괴되어 사멸하게 된다. 이때 균류 단독으로는 그 서식지에서 생존할 수 없게 된다. 이러한 성질을 이용하여 지의류를 대기오염의 지표생물(indicator organism)로 사용할 수 있다.




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