우리몸의 미생물

우리몸의 미생물

 

2011년07월10일.

 

우리 몸에는 몸을 구성하는 사람의 세포보다 열 배나 많은 미생물이 살고 있다.

그렇기 때문에 인간은 자신을 위해 존재하는 게 아니라 미생물들의 삶을 보존하기 위한 세균 배양기라는 것이다.

생명 유지와 지적인 기능들을 위해 인간 유전자가 적어도 10만 개는 될 것이라고 예측했지만 실제로는 2만 개밖에 안 되는 것으로 밝혀졌다.

그래서 인간의 몸이 맡은 수많은 기능을 단지 2만 개의 유전자로 어떻게 감당하는지에 대해 여러 가지 해석이 나온다.

그중 하나가 바로 우리 몸속에서 공생하는 미생물들의 역할이다.

인간의 몸에는 1000종이 넘는 다양한 미생물이 살고 있는데, 이것들이 가진 유전자 숫자는 300만 개를 훨씬 넘는다.

인간 유전자 숫자의 무려 150배에 이른다.

일반적으로 미생물들이 외부환경에서 자랄 때는 그 환경에 잘 적응하는 우월한 한 종류의 미생물이 한 군집의 40% 이상을 차지하며 지배적으로 자라간다.

하지만 사람의 장내에서는 어떠한 한 종류의 세균도 전체 군집의 4%를 넘지 않는다.

다시 설명하자면 수백 종의 미생물이 인간의 세포들과 절묘한 조화를 이루며 균형 상태를 유지하는 것이다.

이 미생물들은 우리 몸에 해를 끼치지 않을 뿐만 아니라 우리 몸을 유지하기 위한 필수적인 역할들을 감당한다.

음식의 소화를 위해 필요한 효소들을 분비하는 것은 이미 잘 알려진 사실이고, 사람에게 병을 일으키는 세균들의 감염을 막으며 면역을 활성화시키는 역할도 한다.

그래서 무분별한 항생제 남용 때문에 이런 세균들이 죽을 경우 오히려 우리 몸의 면역력이 떨어지고 다른 병원균의 감염을 초래할 수 있다.

수천 종의 미생물과 인간은 떼려야 뗄 수 없는 상호의존성을 가지고 살아간다는 사실.

우리의 짧은 생각으로 불필요하거나 해가 된다고 생각하는 것들도, 그 중요한 역할들을 나중에서야 깨닫게 되는 경우가 종종 있다.

이 세상에 존재하는 많은 것은 크든 작든 서로 영향을 주고 받으며 살아가는 것이다.

 

 

 

미생물의 종류

 

미생물 [微生物, microorganism] : 육안의 가시한계를 넘어선 0.1mm 이하의 크기인 미세한 생물로 주로 단일세포 또는 균사로써 몸을 이루며, 생물로서 최소 생활단위를 영위하는 것.

 

조류(algae), 세균류(bacteria), 원생동물류(protozoa), 사상균류(fungi), 효모류(yeast)와 한계적 생물이라고 할 수 있는 바이러스(virus) 등이 이에 속한다.

 

조류 [藻類, algae] : 대부분 광합성 색소를 가지고 독립영양생활을 한다.

그러나 광합성 색소가 결여된 것일지라도 체제와 생식방법이 비슷하면 조류에 포함시키고 있다. 식물체는 외형적·기능적으로 뿌리·줄기잎 등이 구별되지 않으며(엽상식물), 포자에 의해 번식하고 꽃이나 열매를 맺지 않아(은화식물) 흔히 하등식물이라고 한다. 생육 장소에 따라서 담수조류(淡水藻類)·해조류(海藻類) 등으로 나눌 수 있다.

세균 [細菌, bacteria] : 단세포로 이루어져서 활동하는 미생물의 총칭

원생동물 [原生動物, Protozoa] : 단세포동물의 총칭. 일반적으로 아메바 등의 육질충류(근족충류), 짚신벌레 등의 섬모충류, 말라리아원충 등의 포자충류, 토리코모너스 등의 편모충류로나눈다.

사상균류(fungi) : 곰팡이

효모류(yeast) : 곰팡이나 버섯 무리이지만 균사가 없고, 광합성능이나 운동성도 가지지 않는 단세포 생물의 총칭.

바이러스(virus) : 생물체의 세포 또는 세균에 기생하여 숙주의 단백질합성이나 에너지를 이용해 자기 증식을 하는 생물체를 말하며 라틴어의 독(virus)에서 유래한 말이다

 

<<이로운 미생물>>

 

모든 사람들의 몸 안에는 약 1kg의 미생물이 항상 같이 살고 있다.

이들은 대부분 세균(박테리아)이고 그 외에도 바이러스, 곰팡이, 원생생물 등이 살고 있다.

무게 단위로 생각하면 대장에 가장 많은 세균이 살고 있고 소장은 물론 여성의 질내에도 세균들이 득실거린다.

수분을 빼면 분변의 약 절반은 세균으로 돼 있다.

이들은 우리 장 속에 있던 내용물이다.

미국 워싱턴대 생물학과 고돈 교수에 따르면 장 속에는 최소한 5백종 이상의 세균이 있고 숫자로는 1천조마리가 거주한다고 한다.

이는 한사람이 갖고 있는 세포의 숫자(약 60조개)보다 훨씬 많다.

이 세균들은 우리 몸을 떠나면 살기 어렵다.

대부분 산소가 있으면 죽기 때문이다.

 

식사할 때 음식물과 함께 일부 산소가 장내로 들어오지만 소장에 사는 세균 중 일부가 산소를 소모한다.

그 결과 소장의 아래쪽부터는 산소가 없는 환경을 좋아하는 세균들이 자리잡고 있다.

우리 살기도 힘든데 1kg나 되는 세균들을 평생 달고 다녀야 하는 운명을 탓할 필요는 없다.

오히려 미생물이 우리를 먹여살리기 때문이다.

세균 유래 유기산은 우리 몸의 여러 조직에서 에너지원으로 사용된다.

하루에 약 2백-3백kcal 정도는 이들로부터 생긴다.

따라서 식량이 부족할 때 우리는 장내에 서식하는 세균 덕택에 하루 에너지의 약 10%를 더 공급받아 생존에 도움을 받는다.

우리가 비타민 결핍증에 걸리지 않는 것도 세균들이 생산해 공급해주기 때문이고 개를 포함한 일부 동물들은 자기의 변을 다시 먹음으로써 비타민을 보충한다.

 

끓는 물에서도 여유만만, 초고온성 미생물의 세계

 

유리도 순식간에 녹는 온도인 400℃에서 생물이 살 수 있을까? 작년 12월 11일, 국제 해양 생물 개체수연구팀은대서양 해저 3.2km지점에 있는 뜨거운 열수구에 새우가 살고 있다고 발표했다.

펄펄 끓는 물에서도 살아남는 그야말로 ‘독한’ 새우다. 하지만 이 새우 말고도 ‘독한’ 생물이 또 있다.

눈에 보이지도 않는 작은 생물인 초고온성 미생물(Hyperthermophile)이 바로 그 주인공이다.

초고온성 미생물은 최소 80℃가 넘는 곳에서 사는 미생물을 말한다.

이 생물은 1980년대 해저 화산 분출구 지역에서 독일의 스테터 박사에 의해 최초로 발견된 뒤로 현재까지 수십 종이 발견됐다.

파이롤로부스 퓨마리(Pyrolobus fumarii),

써모토가 네아폴리타나(Thermotoga neapolitana),

써모토가 써마(Thermotogathermarum)이 대표적인 초고온성 미생물이다.

이들은 100℃가 넘어 김이 모락모락 피어나는 온천, 400℃가 넘는 열수구 근처 등 일반 생물이라면 살아가기 힘든 극한 환경에도 꿋꿋이 살고 있다.

 

이들은 고온의 환경에서 어떻게 살 수 있을까?

보통 박테리아나 진핵생물(Eukaryote)의 세포막은 2겹 인지질로 이뤄져 있는데반해 초고온성미생물의 세포막은 1겹 인지질 층이다.

인지질은 콩나물처럼 생긴 모양으로 물과 친한 성질을 가진 머리와 물에 저항이 있는 성질을 띤 꼬리로 이뤄져 있다.

2겹 세포막 층은 콩나물이2개가 꼬리를 안쪽으로 맞대고 머리가 바깥쪽으로 향하게 누워 있는 모양이고 1겹은 콩나물 꼬리의 양쪽에 머리가 각각 달린 구조다.

인지질 꼬리 부분은 물질이 지나다닐 수 있게끔 유동성이 있기 때문에꼬리가 2겹인 구조보다는 1겹인 구조가 더 단단하다.

그래서 높은 온도에서도 초고온성 미생물이 견딜 수 있다.

세포막 구조이외에 초고온성 미생물에만 있는 특별한 효소도 열을 견디는데 한 몫 한다.

또 세포 안에 있는 디이노시톨 인산염(Di-inositol phosphate), 디글리세롤 인산염(Diclycerol phosphate)이라는 화학적 물질이 세포를 이루고 있는 단백질 구조를 안정화시키는데 도움을 준다.

단백질은 보통 40℃만 넘으면 접혀있는 모양의 구조가 변형된다.

그러나 초고온성 미생물이 갖고 있는 이런 화학적 물질은 열에 의해 단백질 구조가 비틀려 그 기능을 잃는 것을 방지하는데 도움을 준다.

그렇다면 이러한 초고온성 미생물을 어떻게 응용할 수 있을까?

 

초고온성 미생물은 높은 온도에서도 생화학적 반응을 할 수 있기 때문에 산업적 응용가치가 아주 높다.

대표적인 것이 써머스 아쿠아티커스(Thermus aquatics)라는 초고온성 미생물에서 뽑아낸 ‘내열성 DNA 중합효소’다.

DNA 중합효소는 다양한 크기의 DNA를 증폭시키는 중합효소연쇄반응(PCR)에 꼭 필요하다.

중합효소연쇄반응은 머리카락이나 피에서 뽑아낸 아주 작은 양의 DNA를 순식간에 수백만 배로 증폭시켜 개인의 DNA를 판별할 수 있도록 해주는 기술이다.

중합효소연쇄반응에서 두 가닥의 DNA를 한 가닥의 DNA로 분리하는 과정이 꼭 필요한데 이 반응은 80℃이상의 고온에서 일어난다.

중합효소연쇄반응에 일반 DNA 중합효소를 사용하면 높은 온도 때문에 효소가 파괴되므로 새로운 효소를 계속 넣어줘야 한다.

그러나 초고온성미생물에서 추출한 DNA 중합효소는 높은 온도에서도 잘 견디기 때문에 반응의 성공률도 높고 다시 넣어줄 필요도 없다.

자동화가 가능하다는 말이다.

 

또 써모토가(Thermotoga)라는 초고온성 미생물에서 추출한 자일라나제(xylanase)라는 효소는 90℃가 넘는 반응조건에서 자일로올리고당을 효율적으로 생산할 수 있다.

자일로올리고당은 위 속의 유산균이 증식하도록 도움을 주기 때문에 기능성 음료와 식품에 많이 첨가된다.

 

편의점에서 흔히 살 수 있는 유산균 음료에도 초고온성 미생물의 손길이 뻗어 있는 셈이다.

이외에도 펄프를 제조하거나 폐기물을 분해하는데도 초고온성 미생물이 사용되고 있다.

뜨거운 곳을 이겨내며 살고 있는 초고온성 미생물이 그야말로 ‘뜨거운 잠재력’을 가지고 있는 셈이다.

이러한 초고온성 미생물이외에도 아주 추운 곳, 산소가 거의 없는 곳 등 각종 극한 환경에서 살고 있는 미생물이 많다.

이들도 분명 자신이 살고 있는 극한 환경을 극복하기 위한 나름의 노하우를 분명 가지고 있을 것이다.

이들의 숨은 잠재력을 밝혀내는 앞으로의 연구가 주목된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Angel of the Morning - Juice Newton

There'll be no strings to bind your hands
Not if my love can find your heart
And there's no need to take a stand
For it was I who chose to start
I see no need to take me home
I'm old enough to face the dawn 
Just call me angel of the morning, angel
Just touch my cheek before you leave me, baby
Just call me angel of the morning, angel
Then slowly turn away from me
Maybe the sun's light will be dim
And it won't matter anyhow
If morning's echo says we've sinned
Well it was what I wanted now
And if we're victims of the night
I won't be blinded by the night
Just call me angel of the morning, angel
Just touch my cheek before you leave me, baby
Just call me angel of the morning, angel
Then slowly turn away
I won't beg you to stay with me
Through the tears of the day,
Of the years, baby baby baby.
Just call me angel of the morning, angel
Just touch my cheek before you leave me, baby
Just call me angel of the morning, angel
Just touch my cheek before you leave me, darling
Just call me angel of the morning, angel
Just touch my cheek before you leave me, darling