미래촌강좌제255강080925(목):미생물의멋진세계/오태광(한국생명공학연구소)

얼마 전 미국에 갔을 때다. 출입국 관리는 내가 한국에서 온 것을 알고 "사스와 조류인플루엔자에 안 걸리기 위해 날마다 김치를 먹는다"며 친근감을 표시했다. 기분이 좋았다. 이제 한국 하면 김치의 나라를 연상시키는 외국인들이 늘어난 것이다.

사스(SARS.중증급성호흡기증후군)가 발병해 세계가 공포에 떨 때 신기하게도 한국인은 안전했다. 그 이유를 궁금해하다가 한국인이 먹는 김치에 주목하기 시작했다. 실제로 최근 배추김치를 만드는 유산균의 유전체를 분석했을 때 놀라운 결과를 얻었다. 김치 미생물 유전체에서 여러 가지 병원균을 예방 또는 치료할 수 있는 물질의 생산이 가능한 유전자군을 발견한 것이다. 또 김치 유산균을 따로 키워 병원성 균에 적용한 결과 강한 항생 효과도 확인했다. 김치의 이러한 특질이 사스나 조류인플루엔자(AI)에 효과가 있다는 연구 결과가 속속 나오고 있다.

이외에 김치는 건강식품이란 인식이 세계인들 사이에 급속히 확산되고 있다. 도대체 김치엔 어떤 성분이 있기에 건강에 좋을까. 김치를 만드는 주원료도 물론 중요하지만 미생물에 의한 발효산물인 유기산과 비타민을 포함한 생리활성 물질들이 그 답이다. 김치는 주로 류코노스톡.락토바실루스.페디오코쿠스.바이젤라와 같은 우리가 마시는 발효유를 만드는 유산균종에 의해 발효된다. 김치 유산균은 발효하면서 원료 내에 잡균을 죽여 김치를 안전한 식품으로 만든다. 실험에 의하면 김치가 충분히 발효하면 한때 문제가 됐던 기생충도 죽는다는 보고도 있다.

그러면 김치에는 얼마나 많은 유산균이 있는 것일까. 대략 1g의 김치에 8억 마리 이상의 유산균이 있는 것으로 밝혀졌다. 밥을 먹을 때 한쪽의 김치만 먹어도 최소한 40억 마리 이상의 유산균을 먹는 셈이다. 이렇게 먹은 유산균은 사람의 대장 내에서 정상적인 미생물의 분포를 유지시켜 병원균이 발붙일 수 없게 한다. 장내에 있는 유해 발암물질이나 콜레스테롤을 유산균이 흡수해 대변과 함께 체외로 배출시키기 때문에 성인병을 예방한다. 유럽.일본 등지에서는 야채를 단지 초에 절여 먹었는데, 김치를 미생물에 발효한 조상의 지혜는 오늘날의 바이오에 터전을 만든 것과 같다.

현재 김치 수출이 매우 어렵다고 한다. 수출을 늘리려면 김치 유산균들의 맛과 효능의 비결을 과학화해 품질을 보다 고급화할 필요가 있다. 한발 더 나아가 김치 미생물 유전체의 정보로부터 다양한 식의약품 개발도 가능하리라고 본다. 미생물을 이용한 김치 발효야말로 바이오 분야를 발전시킬 수 있는 밑거름인 셈이다. 김치를 담그는 한국인은 이미 모두 미생물학자이고 바이오의 전문가다.

앞으로의 과학기술은 바이오.정보.기계기술 등을 함께 사용하는 융합기술의 시대라고 말한다. 융합의 요체는 다른 기술과의 결합을 통해 새로운 블루오션을 만들 수 있는 데 있다. 서양에서는 햄버거나 샌드위치를 즐겨 먹는데 이 경우 빵 사이에 햄.야채 등을 층층이 넣어 만든다. 완전히 섞여 융합된 상태는 아니다. 우리가 즐겨 먹는 비빔밥은 어떤가. 밥에 온갖 재료를 섞는다. 융합해 새로운 맛, 블루오션을 창출하는 것이다. 한국인에게는 분명 미래를 지향하는 융합기술에도 상당한 소질이 있다는 이야기다. 비빔밥의 종류도 혼합하는 재료에 따라 야채.산채.김치.콩나물.해물 등 수없이 많다. 취향에 따라 얼마든지 새로운 유형의 비빔밥을 만들 수도 있다.

자! 이만하면 21세기가 바이오이든, 극미세한 나노이든, 융합이든 어떤 장르의 시대라도 분명 한국인이 주역이 될 수 있지 않을까. 우리들 피에 흐르고 있는 김치와 비빔밥의 과학기술적 끼를 마음껏 발휘해 21세기로 나아가자.

오태광 한국생명공학연구원 미생물유전체 사업단장

토종 해양미생물 '동해독도' 유전체 완전 해독

[앵커멘트] 새로운 기능이나 유용한 물질을 가지고 있는 미생물은 신약후보 물질이나 효소 등을 만들어 낼 수 있어 그 산업적 가치가 커지고 있습니다. 미생물 확보를 위한 경쟁이 세계적으로 치열해 지고 있는 가운데 우리 땅 독도에서 찾은 신규 해양 미생물 '동해독도'의 유전체가 완전 해독돼 후속 연구와 산업적 활용을 위한 기반이 마련됐습니다. 이정우 기자가 보도합니다. [리포트] 우리 나라 독도에서 찾아낸 새로운 종류의 해양미생물 '동해아나 독도넨시스'. 독도 연안에서 발견돼 '동해독도'로 명명된 이 박테리아는 유해 곰팡이의 성장을 억제해 신약후보 물질로 떠오른 박테리아 계통의 신규 미생물입니다. 그런데 UST, 과학기술연합대학원대학교 석사 과정의 권순경 씨가 3개월 만에 유전체의 염기서열을 완전 해독해 토종 해양 생물자원의 생명정보 청사진을 확보한 것은 물론 박테리아의 진화 과정을 정확히 살펴볼 수 있는 전기를 마련했습니다. [인터뷰:권순경, UST 석사과정] "유전체 지도 작성이 힘들었지만 의미 있는 미생물의 유전체를 해독해 기쁩니다." 이번 유전체 해독 프로젝트는 서울대가 보유한 대용량 DNA 서열분석기를 이용해 유전체 초안을 확보한 뒤 올 해 초부터 생물정보학적 기법을 활용해 염기서열을 해독했습니다. 이번 연구 결과는 토종 미생물의 새로운 가치 발견과 함께 유용 미생물의 산업적 활용 가치를 높여줄 것으로 보입니다. 지난 2004년 독도에서 채취한 '동해독도'는 새로운 속, 새로운 종으로 판명돼 2006년 세계 저명 학술지에 공식 발표됐고, 색소생산 등 산업적 활용 가치가 높은 것으로 평가되고 있습니다. [인터뷰:오태광, 미생물유전체활용기술개발사업단장] "후속 연구와 산업적 이용 개발에 도움을 줄 것입니다." '동해독도' 유전체 완전 해독은 유전체 비교와 진화, 기능 연구와 유용 생리활성 물질 또는 단백질 발굴 등에 활용되고, 우리 나라가 세계 두 번째 신종 미생물 확보 국가임을 다시 한번 알리고 있습니다.

보이지 않는 지구의 주인 미생물

(세상을 움직이는 신비한 미생물의 세계를 탐험하다, 한국과학문화재단 과학문화총서 06)

오태광| 양문| 2008.08.05 | 184p

책 소개

생물의 가치를 사람들에게 제대로 알리고자 경이롭고 신비한 미생물의 세계와 세상을 움직이는 미생물의 놀라운 힘에 대해 다루고 있는 책이다. 지구의 주인은 미생물이라고 말해도 될 정도로 지구 상의 미생물의 숫자는 천문적으로 많다. 세균이나 바이러스 같은 병원성 미생물들로 인해 우리에게는 흔히 부정적으로 인식되어 왔으나, 최근 미생물학자들은 인류의 현재와 미래의 중요한 자원으로서 미생물의 무한한 가능성을 주목하고 이를 확인해 나가고 있으며 실제로도 미생물은 사람들의 삶과 자연 현상에 숱한 작용을 하며 인류에게 엄청난 혜택을 제공하고 있다. 과학기술의 급속한 발전으로 인간의 삶은 윤택하고 편리해졌지만, 이로 인한 폐해 역시 만만치 않다. 그런데 최근 미생물학자들이 미생물 연구에서 산적한 문제들의 해결책을 찾을 수 있다는 가능성을 확인함으로써 미생물이 미래를 위한 자원으로 집중 조명을 받고 있는 실정이다. 저자는 문제 해결의 대안으로 떠오르고 있는 미생물은 우리의 현재와 미래를 위한 아주 중요한 자원이라고 이 책을 통해서 말하고 있다. 눈에 보이지도 않는 작은 미생물은 자연의 마술사 지구 어디에서나 살아가고 있는 미생물의 숫자는 도저히 셀 수 없을 만큼 천문학적이다. 사람의 세포가 60조 개 정도인 반면에 사람의 몸속에는 약 120~500조 마리 이상의 미생물이 살고 있고, 흙 1그램 속에는 중국 인구보다 더 많은 미생물이 살고 있다. 또한 지구상에 존재하는 동물, 식물, 미생물 등의 생명체 무게를 합산하면 미생물이 총무게의 60퍼센트를 차지한다. 그러므로 수나 양으로만 보면 미생물은 지구의 주인이나 다름없는 것이다. 이러한 미생물들은 확대경이나 전자현미경이 아니고는 확인이 불가능할 정도로 크기가 작은데, 세균이나 바이러스 같은 병원성 미생물들로 인해 우리에게는 흔히 부정적으로 알려져 있다. 하지만 실제로 미생물은 사람들의 삶과 자연 현상에 숱한 작용을 하며 인류에게 엄청난 혜택을 제공하고 있다. 예를 들어 페니실린처럼 질병 예방이나 치료에 적극적으로 이용되기도 하고, 간고등어나 김치 같은 음식의 원리가 되기도 한다. 또한 전기와 에너지를 만들고, 해충을 죽이는 무공해 농약이 되며, 강이나 호수의 오염된 물을 정화하고, 스키장의 인공 눈을 만들기도 하는 등 가히 자연의 마술사라고 할 수 있을 만큼 무수한 역할을 하고 있다. 따라서 최근 미생물학자들은 인류의 현재와 미래의 중요한 자원으로서 미생물의 무한한 가능성을 주목하고 이를 확인해 나가고 있다. 미생물유전체활용기술개발사업 단장이기도 한 이 책의 저자 오태광 박사는 이러한 미생물의 가치를 사람들에게 제대로 알리고자 경이롭고 신비한 미생물의 세계와 세상을 움직이는 미생물의 놀라운 힘에 대해 재미있게 들려주고 있다. 핵폭발에서도 살아남는 디이노코쿠스 라디오란스, 거미줄에 걸린 파리를 액체로 분해해 즙액을 빨아먹는 거미, 2500만 년 전의 미생물로 영화 '쥬라기공원'을 실현하는 미생물, 독가스로 화학전쟁을 하는 미생물, 쇠를 먹어치우는 불가사리 미생물, 의사소통을 하는 미생물, 미생물 고기를 먹고 우유를 만드는 젖소 등 흥미진진한 미생물의 세계가 마치 공상과학소설처럼 펼쳐진다. 또한 저자는 미생물 전도사로서 미생물의 무궁무진한 활용 가능성과 비전 등을 열정적으로 역설하면서, 무엇보다도 이 책을 계기로 지구의 보이지 않는 주인인 미생물에 대해 보다 많은 사람들이 친근하게 느끼고 더불어 살아갈 수 있기를 희망한다. 지구의 숨은 주역, 보이지 않는 미생물 이야기 사람들은 모두 지구의 주인이 인간이라고 생각한다. 하지만 숫자로만 본다면 사람의 세포가 대략 60조 개인 데 비해 우리 몸속에는 약 120~500조 마리의 미생물이 살고 있고, 공기 중에도 천문학적인 수의 미생물이 살고 있기 때문에 지구의 주인은 미생물이라고 해도 과언이 아니다. 더욱이 ‘지구상에 존재하지 않는 곳이 없다’고 할 정도로 널리 분포하고 있기 때문에 실제 지구의 주인은 인간이 아니라 바로 미생물이라고 할 수도 있는 것이다. 주로 단일세포나 균사로 구성되어 있는 생물로서 최소 생활단위를 영위하는 것을 미생물이라고 한다. 조류, 규조류, 세균류, 바이러스 등을 포함하는 미생물은 크기가 너무 작기 때문에 광학현미경 같은 확대경이 아니고는 확인할 수 없다. 이러한 미생물은 모양에 따라 구균, 나선균, 간균, 나사균, 박테리아 등으로 분류되며, 그 모양 또한 훨씬 복잡하고 다양하다. 우리 눈에 보이지 않는 미생물은 동식물이 도저히 생존할 수 없었던 수십억 년 전 원시지구에서 생명체가 살아갈 수 있는 환경을 만들어냈고, 오늘날까지도 지구와 인류를 위해 수많은 역할을 수행하고 있다. 또한 미생물은 지구 공기압보다 몇 백 배 높은 압력과 100도 이상의 높은 온도에서도 견딜 수 있으며, 물이 없는 사막이나 알칼리와 산 같은 물질이 있어 화학적으로 생명체를 녹여버리는 환경, 심지어 핵폭발로 방사능이 누출된 지역 같은 극한의 상황과 조건에서도 살아남는 끈질긴 생명력을 가지고 있다. 미생물이 만들어내는 경이로운 세계 일반적으로 사람들은 미생물에 대해 인간에게 해를 끼치는 좋지 않은 존재라고 오해하고 있다. 물론 미생물이 그동안 흑사병이나 콜레라, 탄저병 같은 전염병으로 인류를 괴롭힌 것도 사실이지만 다른 각도에서 보면 미생물은 인류에게 엄청난 혜택을 제공했을 뿐 아니라 지금도 수많은 일을 하고 있다. 무엇보다도 미생물은 지구에서 동식물의 죽은 시체를 분해하고 정화하여 자연에게 돌려주는 청소부 역할을 한다. 또한 우리 몸속에서 유익한 물질을 만들어 해로운 미생물의 침입을 막으면서 건강을 지켜주기도 한다. 질병 예방과 치료에 적극적으로 이용되는 페니실린의 역사에서 볼 수 있는 것처럼, 미생물의 세계는 참으로 흥미진진하다. 이 책에서는 돌을 단단하게 만들어 오래된 유적들을 보존하게 해주는 바실루스와 그 단점을 해결해주는 믹소코쿠스, 금을 만들어내는 미생물 광업, 재앙을 부르는 탄저병 테러리스트, 미생물을 이용해서 해충의 피해를 막으며 버섯농사를 짓는 개미들, 핵폭발 지역의 방사능 속에서도 살아남는 디이노코쿠스 라디오란스, 거미줄에 걸린 파리를 액체로 분해해 즙액을 빨아먹는 거미, 합체로봇처럼 움직이는 점액세균, 화학언어로 의사소통을 하는 미생물, 화가처럼 화려한 그림을 그리는 미생물, 그리고 컴퓨터 속에 살아 있는 가상 미생물까지 수많은 얼굴의 미생물들이 보여주는 신기한 마술의 세계가 경이롭게 펼쳐진다. 미생물이 희망찬 신세계를 연다 과학기술의 급속한 발전으로 인간의 삶은 더욱 윤택하고 편리해졌지만, 이로 인한 폐해 역시 인류가 풀어나가야 할 난제이다. 즉 에너지문제, 환경문제, 식량문제, 자원문제, 질병문제 등 지금 우리는 너무나도 많은 문제들과 직면하고 있다. 그런데 최근 미생물학자들이 미생물 연구에서 산적한 문제들의 해결책을 찾을 수 있다는 가능성을 확인함으로써 미생물이 미래를 위한 자원으로 집중 조명을 받고 있다. 현재의 과학기술로 확인할 수 있는 미생물은 현존하는 미생물의 1퍼센트 미만일 뿐이기 때문에 미생물 분야는 무한 가능성을 가진 신개척지나 다름없다. 그러므로 저자는 부존자원이 빈약한 우리나라로서는 미생물의 기능과 역할을 밝혀내는 일에 보다 많은 관심과 지원이 필요하다고 역설한다. 실제로 오늘날 미생물학은 여러 다른 분야들과 어우러져 많은 발전을 이루고 있다. 각종 난치병과 불치병의 치료제로 연구되는가 하면, 환경오염을 일으키지 않는 미생물 연료전지 등의 녹색전기를 생산하는 에너지 자원으로도 이용된다. 또한 김치 등의 발효식품과 화학원료 생산에 이용되는 발효공학 등의 분야에서 활용되기도 하고, 환경파괴를 막으면서 농작물을 병충해로부터 지켜주는 미생물 농약으로 이용되기도 한다. 이처럼 거의 모든 분야에서 문제 해결의 대안으로 떠오르고 있는 미생물은 우리의 현재와 미래를 위한 아주 중요한 자원인 것이다.

작가 소개

저자 | 오태광

오태광서울대학교 농과대학을 수석 졸업하고 동대학원에서 미생물효소학으로 박사학위를 받았다. 26년간 미생물 연구를 통해 국제 학술논문과 특허 등 350여 건의 연구 업적과 성과들을 이루었다. 21세기 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업 단장으로서 미생물 자원을 확보하는 분야에서 3년 연속 세계 1위, 김치유산균·적조를 죽이는 미생물 등의 유전체 분석, 독도에 대한 과학적 자료 선점, 미생물 국가 인프라 구축 등 우리나라 미생물 연구의 견인차 역할을 하고 있으며, 이러한 결과를 인정받아 2008년 과학기술진흥 유공자 훈장을 수상했다. 현재 교육과학기술부 21세기 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업 단장이자 한국생명공학연구원 책임연구원으로서 지식경제부, 농림수산식품부, 보건복지가족부 등에서 생명공학 관련 위원을 역임하고 있다. 또한 미생물 전도사로서 우리나라 바이오 분야의 발전뿐 아니라 미생물 산업을 많은 사람들에게 제대로 알리기 위해 과학기술 앰배서더, 언론 기고, 대학 강연 등 다양한 활동을 통해 열정을 쏟고 있다.

목차

- 머리말 / 미생물은 미래를 위한 중요한 자원이다 [1] 보이지 않는 생명체 이야기 1. 미생물이란 무엇인가 2. 셀 수도 없는 미생물의 천문학적인 숫자 3. 보이지 않는 미생물은 어떻게 생겼을까 4. 지구의 주인 미생물은 어디서 살까 5. 극한의 환경에서도 살아가는 무서운 생명력 [2] 세상을 움직이는 놀라운 미생물의 세계 1. 페니실린의 발견은 노력이 만든 기적 2. 이야기로 풀어보는 페니실린의 역사 3. 돌을 더 단단하게 만드는 미생물 4. 미생물이 만드는 녹색전기 5. 미생물이 스키장의 눈을 만든다 6. 노다지를 캐는 미생물 7. 미생물이 해충을 죽인다 8. 밥도둑 자반고등어 맛의 비밀 9. 탄저병 미생물은 재앙을 부르는 테러리스트 10. 미생물 바이오 기술은 손안의 떡 [3] 미생물을 이용하는 생물들 1. 버섯농사를 짓는 개미 2. 개미가 사용하는 무공해 미생물 농약 3. 젖소도 미생물 고기를 먹고 우유를 만든다 4. 공룡의 알을 부화시키는 미생물 5. 식물과 미생물은 서로 도움을 주고받는다 6. 빨대로 파리의 즙액을 빨아먹는 거미 [4] 신기한 행동을 하는 미생물들 1. 미생물은 네 개의 얼굴을 가진 마술사 2. 화성에도 미생물이 살까 3. 미생물도 언어로 의사소통을 한다 4. 사람의 몸속에 사는 미생물의 신비 5. 다섯 가지 색깔을 지닌 호수의 비밀 6. 독가스로 화학전쟁을 하는 미생물 7. 합체 로봇처럼 움직이는 점액세균 8. 영화 '쥬라기 공원'을 실현한 미생물 9. 핵폭발에서도 살아남는다 10. 그림을 그리는 화가 미생물 11. 미생물을 잡아먹는 드라큘라 12. 쇠를 먹어 치우는 불가사리 미생물 [5] 새로운 역사를 쓰는 미생물의 미래 1. 미생물이 희망찬 신세계를 연다 2. 컴퓨터 속에 살아 있는 가상 미생물 3. 김치 속에 숨어 있는 미생물 과학 4. 작은 것들의 놀라운 삶 - 부록 / 용어 설명