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미생물이야기 미생물이 인류와 함께 걸어온 역사적계기와 그와 관련된 내용에 대하여.
2013-08-14 11:23:13
이엠생명과학연구원

질소고정균이 분리되고 바이러스가 확인되다.

  식량은 곧 질소자원 확보였기 때문에 화학비료가 부족한 시기였던 그 당시는 질소고정균에 대한 관심이 높을 수밖에 없었다. 질소 없이는 어떠한 생물도 생육할 수 없는데, 질소고정균은 공기중의 질소를 고정하여 스스로 생육할 뿐만 아니라 다른 생물이 무상으로 이용할 수 있도록 해주기 때문이다. 그러므로 질소를 고정하는 미생물의 분리 · 이용은 시대적으로 매우 중요한 일이었다.

  질소고정균을 이용하고자 하는 노력은 20세기 초기 바이저린크(1851∼1931)에 의해 이루어졌다. 바이저린크는 콩과 공생적으로 자라는 질소고정세균과 비공생적으로 자라는 호기성 질소고정세균을 최초로 분리 · 배양하였다. 이들 미생물은 뿌리혹 박테리아라고도 하는 근류균인 Rhizobium과 질소세균인 Azotobacter이다. 현대도 질소고정에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 생물학적 질소고정,  이 얼마나 환경보전과 잘 어울리는 말인가. 그는 또한 담배에 발생하는 모자이크 바이러스병이 세균보다 작은 치명적인 생물학적 인자에 의한다고 한 최초의 사람으로 바이러스란 말을 새로 만들어 사용하기도 하였다.

  질소고정균과 같은 생물학적 기능을 최대로 활용한 환경농업, 바이러스에 의한 질병치료 이 두 가지는 지금이나 앞으로도 끊임없이 인류의 주변을 맴도는 명제가 될 것이다. 굶주림과 질병으로부터 완전한 해방! 이 얼마나 꿈같은 이야기인가. 비료도 개발되고 그 당시 만연하고 있던 병을 치료할 수 있는 신약도 발견되었으니.

항생물질 발견 - 득인가? 실인가?

(1) 페니실린을 발견한 플레밍

  잘 안다고 생각하지만 너무나 잘 모르는 항생물질, 지금은 부작용에 의해 온 인류가 전율하기도 하는 물질이지만, 영국사람 플레밍(1881∼1955)이 페니실린을 처음 발견한 20세기 초 당시만 해도 그야말로 획기적인 신약이었다. 지금 우리가 신약개발에 혼신의 힘을 기울이고 있음을 매스컴을 통해 잘 알고 있는 바와 같이 참으로 신비스러운 물질이었던 것이다.

  포도상구균에 의한 폐렴과 같은 스타필로코커스 감염증을 치료하는 항생물질인 페니실린도 참으로 우연한 기회에 발견되었다. 플레밍의 포도상구균 실험과정에서 일부 평판배양접시가 공기 중에 노출되었다. 그러니까 공기 중에 떠다니는 다른 종류의 미생물에 의해 실험접시가 오염되었던 것이다. 1928년 어느 날 플레밍은 그의 실험실에 오랫동안 방치되어있던 평판배양접시의 병원성포도상구균인 스타필로코커스가 사멸되어 있음을 확인하였다. 그는 놀라운 생각을 가지고 실험을 계속한 후 병원성 포도상구균이 곰팡이인 페니실리움에 의해 사멸된다는 것을 발표하였다.

  그는 이와 같은 현상이 페니실리움이 분비하는 항생물질 페니실린에 의한 것이라고 증명하였다. 이렇게 하여 최초의 항생물질이 플레밍에 의해 발견되었다. 그는 이 발견으로 기사 작위를 받고 1945년에는 노벨상을 수상하였다. 한편 미국에서도 항생물질에 관심을 가진 사람이 있었다.

(2) 스트렙토마이신을 발견한 왁스만

  러시아에서 태어나 미국으로 이민간 왁스만(1888∼1973)은 그의 연구동료인 두보스와 함께 실 모양으로 생육하는 세균의 일종인 방선균을 분리하였다. 그들은 스트렙토마이세스라 불리는 이 방선균에서 플레밍이 페니실리움에서 발견한 것과 매우 유사한 항생제적 특질을 가지고 있는 스트렙토마이신이 분비되고 있음을 발견하였다. 이렇게 하여 각종 항생물질이 종류가 다른 미생물에서 분비되고 있음을 알게 되었다.   항생물질은 플레밍에 의해 최초로 발견되었지만 항생물질이라는 용어를 실질적으로 명명한 사람은 왁스만이다.  그는 스트렙토마이신을 발견함으로써 1952년 노벨상을 수상하였다.

  그러나 이 물질이 명성을 갖게 된 것은 2차 세계대전이라는 역사적 혼란기에 플로리와채인이라는 영국의 두 과학자가 산업적으로 대량 생산할 수 있는 길을 열었기 때문이다. 전쟁에 의해 약의 필요성과 수요가 증가하였던 것이다. 그래서 이들의 명성은 슬픈 전쟁의 산물인가?

  항생물질이 발견되고 대량생산이 가능하게 된 후 약 반세기 지난 오늘 우리는 새로운 문제에 직면하고 있다. 항생물질이 최선이 아니라는 것을, 항생물질은 새로운 병원성 내성변이균을 만든다는 것을, 그래서 최근에는 가장 강력한 항생물질인 반코마이신에도 내성을 가지고 있는 슈퍼박테리아가 발견되고 있음을 우려의 눈초리로 바라보고 있지 않은가. 우리는 먹이사슬에 의해 약물을 한번도 사용하지 않은 지역의 사람의 체내에서도 항생물질이 검출되고 있음을 직시하여야 한다.

  생태계는 환경에 노출되어 있고 생태계는 지구라는 테두리를 벗어날 수 없는 것이다. 우리가 환경을 보다 섬세한 마음으로 다루어야 하는 또 다른 이유를 여기서 찾을 수 있지 않는가?

  인류 역사는 20세기를 넘어 새천년의 시대로 진입하면서 21세기를 맞게 되었다. 너무나 급속히 변하는 과학문명에 때론 현기증을 느끼기도 한다. 그러나 어제도 오늘도 내일도 시간의 흐름은 항상 같다는 생각을 하면서 마무리를 지어 볼까 한다.

21세기 - 이 시대는

  미생물에 관한 기술 발전이 어떠한 계기에 의해 단계적으로 도약하고 있음을 발견할 수 있다. 하나의 도약은 루벤호크가 최초로 현미경을 발견하였을 때이고 다른 하나는 코흐가 우뭇가사리를 이용한 한천 순수배양기술을 개발한 시기이다. 여기서는 설명하지 않았지만 가스크로마토그라피와 같은 물질 분석기기가 발명된 20세기 후반기도 하나의 도약단계이다. 물질 분석기기에 의해 미생물의 활성을 보다 정밀하게 검정할 수 있을 뿐만 아니라 미생물이 생산하는 각종 산물을 보다 정확하게 측정할 수 있게 된 것이다. 이와 같이 미생물의 발달은 새로운 기술의 발달과 더불어 진행되어 오고 있음을 알 수 있다. 그래서 생물산업은 모든 과학기술이 활용되는 종합과학이요 생명공학이라 하지 않는가.

  21세기 들어서는 의심의 여지없이 분자생물기술을 이용한 도약단계이다. 이 기술은 미생물의 유전학적 특질을 근간으로 하여, 독특한 특성을 가지고 있는 새로운 미생물의 개발과 살아있는 생물간의 상호관계를 찾는데 있다. 예로서 질소를 고정하는 벼를 들 수 있지 않을까? 비료를 줄 필요가 없겠지요.

  지금까지 미생물이 인류와 함께 걸어온 역사적 계기와 그와 관련된 내용을 간략히 살펴보았다. 여기서 알 수 있는 것은 미생물에 대한 과거의 기술원리가 현재도 널리 이용되고 있을 뿐만 아니라, 우리가 일상생활에서 흔히 접하는 것에서 중요한 발견이 평범한 사람들에 의해 발견되고 전문가에 의해 발전되어 왔다는 것이다. 그러므로 21세기를 살아가는 우리 모두는 각분야에서 각각의 전문가가 되어야 할 것이다. 각자가 가지고 있는 지식을 공유하고 발전시켜 하나뿐인 지구가 그릇된 과학에 신음하지 않도록 하여야 한다. 지금 우리는 얼마나 많은 환경오염에 신음하고 있는가. 신기술 개발만이 과학이 아니다. 잘못된 기술을 고치고 견제하는 것도 과학인 것이다.

 




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