[생물산책] 생물다양성의 실제, 미생물

미생물이란 무엇일까요? 미생물은 매우 작아서 눈으로는 볼 수 없는 아주 작은 생물이라는 뜻입니다. 그럼 미생물은 어디에 있을까요? 미생물은 이 지구 상 어느 곳이나 존재합니다. 우리 몸속에도 수많은 미생물이 살고 있고 우리 주변 모든 곳에서 미생물이 살고 있습니다. 즉, 인간은 미생물과 더불어 살고 있다고 해도 과언이 아닙니다.     미생물은 인간의 삶의 동반자? 그동안 우리는 미생물이라면 건강에 해로운 병원균만을 많이 떠올려왔고, 그래서 미생물이라면 더럽고 위험하다는 인식을 가져왔습니다. 그러나 우리가 먹고 있는 발효음식 등에 있는 유산균 등 우리 몸에 매우 이로운 미생물도 아주 많이 있습니다. 학자들은 지구 상에 존재하는 미생물 중 우리가 분리해서 배양하고 있는 미생물은 1%도 되지 않는다고 추정하고 있습니다. 그만큼 미생물에 대해서는 아직 새로 발굴하고 연구해야 할 미지의 분야가 많이 남아 있습니다. 미생물은 어떻게 처음 발견되었을까요? 미생물의 발견은 현미경의 발견과 연관되어 있습니다. 안톤 판 레이우엔훅(Antonie van Leeuwenhoek, 레벤후크)이 처음으로 단식 현미경으로 미생물을 관찰한 후 전자현미경의 개발까지 현미경의 발전은 미생물학의 발전을 이끌어 왔다고 할 수 있습니다. 오늘날과 같은 미생물의 순수배양은 파스퇴르에 의해 가능해졌으며 이제 150여 년의 역사를 가지고 있습니다.     미생물의 종류 그럼 이제 미생물의 종류에 대해서 알아봅시다. 미생물은 원핵미생물과 진핵미생물로 나눌 수 있습니다. 원핵미생물은 핵산을 둘러싸고 있는 핵막이 없고, 핵산이 세포질 내에 존재하는 것으로 대부분이 단세포로 이루어져 있습니다. 원핵미생물에는 세균(남조류 포함), 고세균 등이 포함됩니다. 이와 대응하여 막으로 둘러싸인 핵을 가진 진핵미생물에는 곰팡이, 효모 등이 포함됩니다. 지금부터는 대표적인 미생물 종류에 대해서 알아보도록 합시다.

 

 

 

세균(Bacteria)

먼저 세균(Bacteria)입니다. 세균은 그 모양에 따라 구균, 간균, 나선균 등으로 구분되고, 그람염색반응에 따라 그람양성균 또는 그람음성균으로 나뉠 수 있습니다. 또한 산소 요구도에 따라 호기성세균과 혐기성세균으로도 나뉠 수 있습니다. 세균은 우리가 살고 있는 어는 곳이나 존재하며, 우리의 일상과 밀접한 관계를 가지고 있습니다.   우선 세균과 관련된 질병을 살펴보면, 결핵(Mycobacterium tuberculosis), 페스트(Yersinia pestis), 탄저(Bacillus anthracis), 콜레라(Vibrio cholerae), 위궤양(Helicobacter pylori), 폐렴(Streptococcus pneumoniae), 장티푸스(Salmonella typhi), 충치(Streptococcus mutans)  등 인간의 많은 질병이 병원성 미생물과 관련되어 있습니다. 이런 병원성 세균을 없애기 위한 치료제 개발을 위해서는 병원균의 안전한 관리와 그를 통한 활발한 연구가 필요합니다.

대표적인 세균인 대장균

 

세균은 우리 몸에 질병을 일으켜 인간에게 해로운 존재로 많이 인식되지만, 실제로는 인간에게 도움이 되는 유익한 균주로서도 널리 이용되고 있습니다. 서양에서는 오래전부터 유산균이라는 세균을 이용하여 치즈나 요구르트 등 발효식품을 만들어 왔습니다. 동양에서는 나라마다 다양한 발효식품을 먹어왔습니다. 우리의 대표적 발효식품인 김치, 된장, 젓갈 등에는 유산균과 같은 많은 유익균이 작용하여 맛있는 발효가 일어나는 것입니다. 그 외에도 항생물질, 비타민 등 유용물질을 생산하는데도 널리 이용되며, 폐수처리 등 환경오염의 생물학적 복원에도 이용되고 있습니다.   대장균은 가장 널리 이용되는 세균자원인데, 대장균이 가지고 있는 플라스미드(plasmid)라는 원형 DNA를 이용한 유전자재조합 기술로 다양한 유전학 실험과 유용물질 생산이 이루어지고 있습니다. 그 외 뿌리혹박테리아와 같이 식물과 공생하는 세균도 있는데, 이들은 유리질소를 고정하여 식물이 이용할 수 있도록 질소화합물을 생산하는 역할을 하고 있습니다. 또한 세균의 유기물 분해능력은 지구 상의 모든 물질순환에 주요한 역할을 하고 있습니다. 광합성을 하는 미세조류인 남조류도 분류학적으로는 세균에 포함됩니다. 남조류는 녹조현상과 같은 환경문제와 깊은 관련을 가지고 있어서 이에 대한 연구도 가중되고 있습니다.

 

 

고세균(Archaea)

고세균의 한 종류인 호염성세균(Halobacteria)

다음은 고세균(Archaea)입니다. 고세균은 핵이 없는 원핵미생물이지만 세균과는 많은 차이점을 보여주고 있습니다. 그래서 일반적으로 고세균과 비교하여 세균을 진정세균이라고 부르기도 합니다. 보통 고세균은 높은 온도, 높은 압력, 높은 염도 등 극한환경에서 잘 자라고, 메탄생산 등 아주 오래전의 지구와 유사한 환경으로 추정되는 환경에서 자라는 종이 많기 때문에 고세균이라는 이름을 갖게 되었습니다. 특이하게도 고세균은 분자생물학을 통한 계통분류학적 관점에서 보면 세균보다는 진핵생물에 가깝습니다. 또한 고세균은 세균과 비교했을 때 세포벽의 구성도 차이를 보이고, 세포막의 지질 구성도 다른 점을 보이고 있습니다. 이런 고세균은 극한환경이라는 서식지 특성 때문에 특이적 활성을 보이는 효소를 가지고 있는 것으로 알려져 있으며, 이런 효소를 이용하여 바이오에너지 생산, 환경정화, 식품 및 제약산업 등 다양한 분야에 활용하려는 연구노력이 커지고 있습니다.

 

 

효모(Yeast)와 곰팡이(Mold) 이제 진핵미생물인 효모(Yeast)로 넘어가 보도록 하겠습니다. 효모는 우리에게는 전통발효식품인 막걸리와 같은 주류발효의 주균으로서 널리 알려져 있습니다. 그 외에도 빵, 와인 등을 만드는 주요 미생물로 발효식품 산업의 주요 균주입니다. 또한 효모 그 자체가 단백질원으로서 가축의 사료로 이용되기도 합니다. 효모는 가장 단순한 형태의 진핵생물로서 인간의 세포주기와 비슷한 면을 보여주고 있는데, 이 때문에 진핵생물에서의 DNA복제, 세포분화 등 다양한 연구가 효모를 이용하여 이루어져 왔습니다.   또 다른 진핵미생물로는 곰팡이(Mold)가 있습니다. 곰팡이는 실 같은 균사체의 본체를 가지고 있는 사상균을 말하는데, 효모, 버섯과 함께 분류학적으로 보면 균류(Fungi)에 속합니다. 대부분의 곰팡이는 습기가 많은 환경에서 잘 자랍니다. 곰팡이도 세균과 마찬가지로 유기물을 분해하는 분해자의 역할을 하고 있습니다. 우리가 잘 알고 있는 페니실린이라는 항생물질은 푸른곰팡이가 생산하는 것입니다. 이처럼 곰팡이도 유용물질 생산 등에 널리 이용되고 있습니다.

 

효모의 한 종류(Saccharomyces cerevisiae)

물곰팡이의 일종

 

 

미생물, 우리 삶을 윤택하게 할 새로운 금광 지금까지 살펴본 것처럼 미생물은 병원균 또는 유익균의 양면을 가지고 우리 삶과 깊숙이 관련되어 있습니다. 현재 우리는 사스, 조류인플루엔자와 같은 새로운 감염질병에 맞서 싸우기 위해 다양한 생물자원으로부터 유용물질을 얻으려는 연구노력을 집중하고 있습니다. 그 대표적인 후보로서 미생물자원을 이용하려는 다양한 노력이 계속되고 있습니다. 제2차 세계대전에서 많은 병사를 구해낼 수 있었던 페니실린처럼, 미래의 질병퇴치 등 우리 삶의 질을 높여줄 새로운 금광으로서 미생물이 활용되기를 기대해 봅니다.

 

 

발행일  2010.12.23