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미생물이야기 토양 생물이란 무엇인가?
2013-08-14 11:21:29
이엠생명과학연구원

별 반짝이는 밤하늘과 귀뚜라미 소리 들리는 땅이 우주의 전부라고 생각하던 시절이 별로 멀지 않건만, 지금은 시공을 초월하여 수많은 정보를 실시간으로 주고받는 인터넷 시대에 살고 있음에서 공상영화에서나 들어보던 사차원의 세계는 기본이고 오로지 중력만이 도달할 수 있는 칠차원의 세계까지 있다는 이야기도 자연스럽게 들리는 시대가 아닌가.

 

이러한 외적 세계의 기하급수적 과학문명발달에서 인류의 능력에 대한 무한성을 느끼지만, 나 자신이란 내적 세계로 들어오면 나의 탄생은 어더한 연유에 의한 것이며, 인류의 삶은 무엇인가 하는 수많은 의문이 우리를 휘감고 있음과 더불어 우주 안의 티끌처럼 미소한 나 자신의 존재 인식에서 저절로 겸손해 짐을 느낀다.

지구상에 생명체가 나타난 시점에 대해 다양한 이론이 있지만, 과학적인 근거에 의해 현재 우리가 확인 할 수 있는 것은, 이삼십억년 전이라는 사실이다.  세균과 조류와 같은 단세표 생물을 시작으로 지구 대기에 산소가 풍부해지자, 눈으로 볼 수 있는 동식물이 출현하고, 쥬라기에 나타난 공룡 같은 동물이 지구를 점령하게 되었다.  그러다가 어떠한 연유에서인지 이들 동물은 화석으로만 확인 할 수 있는 멸종생물이 되었으며, 점차 인류가 이 땅을 지배하여 오늘에 이르고 있다.  비록 일부 생물은 지구역사와 더불어 보이지 않은 힘에 의해 사라져 버린 피조물이 되었지만, 수많은 생물이 지구 환경변화를 극복하여 오늘의 생태계를 이루고 있는 것이다.  이들 생물은 코끼리처럼 거대한 것부터 현미경이 아니면 확인 할 수 없는 미소한 생물에 이르기가지 매우 다양하다.

 

토양 생물이란 무엇인가?

토양 생물이란 토양 안에서 생애의 일부 혹은 전부를 보내는 생명체를 말한다.  한 줌의 토양 안에서는 대부분의 생물을 대표할 수 있는 수 십억의 생명체가 들어있는데, 토양 생물은 동물과 식물로 구분할 수 있다.

토양 동물군은 크기에 의해 대형동물군, 중형동물군, 그리고 미소동물군으로 분류한다.  물론 크기 외에도 식성과 생태학적 기능에 의해서 분류되지만, 크기에 의한 것이 기본이 되고 있다.  단어 의미상 대형하면 커다란 몸집이 연상되지만 여기서는 토양 안에 서식하는 생물을 의미하기 때문에 코끼리처럼 큰
동물이 아님을 알아 둘 필요가 있다.

대형동물군은 폭이 2mm보다 큰 것이고, 중형동물군은 0.2~2mm인 것, 그리고 미소동물군은 0.2mm보다 작은 것이다.  대형동물군에는 두더지, 지렁이, 노래기가 있고, 중형동물군에는 톡토기와 진드기, 미소동물군에는 선충과 단세포 생물인 원생동물이 있다.  동물군의 작용은 세가지 방법에 의해 미소식물군(microflora)의 활성을 높인다.  첫째는 식물 잔사를 조각 내거나 나뭇잎의 저항성 왁스층을 파괴하여 세포내용물이 미생물에 의해 쉽게 이용될 수 있게 하며, 둘째로는 삼킨 식물 잔사가 동물의 소화기관 안에서 미생물과 혼합되는 것이다.  그리고 마지막으로는 동물의 배변작용 등에 의해 미생물이 이곳 저곳으로 옮겨져 분해할 새로운 먹이를 쉽게 찾을 수 있게 하는 것이다.

토양 식물군에는 고등 식물의 뿌리는 물론 현미경으로만 관찰할 수 있는 조그마한 미생물이 있다.  미소식물군에 속하는 미생물에는 사상균, 세균, 그리고 방선균이 있는 데 이들은 수, 양 그리고 대사 활성에서 다른 어느 생물보다 우세하다.   

 

 미소동물군
 

 (1) 선충
  토양 선충은 투명하고 폭이 0.05㎜ 길이가 2㎜ 이하로 작아서 현미경을 사용하지 않고서는 관찰할 수 없다.  자유생활형 선충은 토양의 10㎝ 상부에서 대부분이 발견되고 있다.  원생동물 다음으로 토양에 가장 많은 개체수를 유지하여, 보통 1㎡당 백만 마리 이상이 존재한다.  선충은 약 10,000종은 있지만, 토양에서 일반적으로 발견되는 것은 1,000종에 불고하며 먹이종류와 섭취습관에 의해 병원성, 초식성, 식균성, 잡식성 및 육식성의 5종으로 분류한다.

선충 군락은 산도가 중성이고 유기물이 풍부한 환경에 가장 많지만 환경에 크게 제한을 받지 않으며, 대체로 선충 밀도는 식물 뿌리 근처에서 가장 높다.  이들 선충은 뿌리주변에 서식하는 근권 미생물을 포식하거나 고등식물과 동물에 기생하기도 하여 포도넝쿨의 혹과 콩의 낭종 형성의 원인이 되고 있다. 그밖에도 토마토와 담배와 같이 경제적으로 중요한 식물에 혹을 유발하는 많은 종류의 선충이 있다.
이러한 식물기생 선충은 숙주 식물이 재배되는 동안에는 증가하고 식물이 추수된 후에는 감소한다.

자유생활형 선충은 미생물, 다른 종류의 선충, 담륜충 혹은 원생동물을 섭취한다.  선충은 1분당 5,000개의 세포를 먹을 수 있기 때문에 미생물 군락의 조절자로서의 역할을 한다.  이와는 반대로 Arthrobortys와 같은 사상균은 선충을 먹이로 한다.  이러한 사상균의 작용을 병원성 선충을 제거하는 생물학적 방제방법으로 이용하기도 한다.

 

(2) 원생동물
  원생동물이란 하나의 세포핵과 미토콘드리아를 가지고 있는 단세표 동물로 토양에 가장 많이 분포하는 무척추동물이다.  크기는 10㎛에서 100㎛이르며 30,000종 이상이 있다.  원생동물은 세균과 조류를 먹이로 한다.  토양의 원생동물 수는 일반적으로 만에서 십만에 이르지만 개체수는 매일 변한다.  토양에는 편모충류가 가장 많다.  원생동물은 유기물이 풍부하고, 통기성이 좋고, 산도가 6에서 8사이일 때 잘 자란다.  원생동물은 전형적으로 중온성이다.  원생동물은 용해된 무기물이나 유기물을 먹고사는 부생성 혹은 세포막으로 둘러싸 봉하는 방법으로 먹이를 소화하는 식이성 생물이다.  원생동물은 움직이는 방법에 의해 4가지로 분류된다.

편모상 원생동물은 토양 생태계를 지배하고 있는 종으로 크기는 5㎛에서 10㎛에 이르며, 하나 혹은 그 이상의 편모를 가지고 있다.  편모는 원생동물이 이동할 대 사용하는 채찍 모양의 조직이다.  예로서 편모충인 트리파노소마 Typanosoma는 동물의 혈액내에 기생하는 아프리카 수면병의 원인균이 되고 있다.  광합성 원생동물인 유글레나도 편모상 원생동물이다.

아메바상 원생동물은 위족(僞足)을 이용하여 움직인다.  일부 아메바상 원생동물은 외골격을 가지고 있다.  외골격을 가지고 있는 종류는 외골격에 있는 구멍을 통하여 이족을 뻗어낸다. 아메바는 직경이 600㎛에 이르지만, 토양에 있는 것은 10㎛ 정도이다.  Entamoeba는 아메바성 이질을 일으키는 중요한 수인성 병원균이기도 하다.

섬모상 원생동물은 체외에 섬모를 가지고 있다.  섬모는 짧은 머리털모양의 부속기관이다.  섬모는 동시에 맥동하여 섬모충이 물피막을 통하여 움직이거나 먹이를 세포나 세포원형질 안으로 삼킨다.  섬모충에는 짚신벌레인 Paramecium을 예로 들 수 있으며, 크리는 일반적으로 20㎛~30㎛범위이다.

아포상 원생동물은 완전 기생생물로 모기에 의해 옮겨지는 말라리아 원충인 Plasmodium을 그 예로 들 수 있다.




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