미생물이 인간 생활 깊숙이 스며들고 있다. 유전공학의 발달로 미생물 유전체 정보가 밝혀지면서 건강, 의료, 음식 등을 비롯한 각종 산업분야에 미생물의 활용도가 국내에서도 크게 높아지고 있다.
지난 11일 경기 용인 시는 면역력 증강 등에 효과가 있는 바실러스균(고초균)을 이용해 단백질 분해, 악취제거 등에 활용, 가축분뇨 발효, 악취 제거 등에 큰 효과를 본 것으로 알려졌다.
지난 6월 한국식품연구원은 메주, 김치, 젓갈 등 전통발효식품에서 혈당상승 억제효능이 뛰어난 1-데옥시노지리마이신(1-deoxynojirimycin, DNJ) 생산유전자를 갖고 있는 미생물 3종 등 총 683종의 미생물 분리에 성공했다.
식품연의 임성일 박사는“이 실험을 통해 우리나라 전통장류의 발효에 매우 다양한 미생물이 관여하고, 이중 우수한 미생물을 분리해 기능성 물질을 만드는 데 활용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
미생물은 가축분뇨의 악취제거에 큰 효능을 갖고 있다. ⓒ 연합뉴스
올해 5월말에는 국립산림과학원이 미생물인 모래밭버섯균을 이용해 메마른 폐탄 광지에 소나무묘목을 심어 되살리는데 성공했다. 버섯 균이 잔뿌리 역할을 하면서 메마르고 척박한 석탄 폐석더미에서 소나무묘목이 수분과 양분을 쉽게 빨아들일 수 있게 도운 것으로 분석됐다.
그러나 양면성을 가진 미생물은 뛰어난 고충 해결사이자 항생제 내성 슈퍼내성균을 만들어 인류를 괴롭히는 주범으로 지목되고 있다. 현재 슈퍼박테리아는 인류 최대의 난제 가운데 6번째로 꼽히고 있다.
그러나 이 위기를 해결하는 답도 미생물 스스로 제시하고 있다. 첨단 미생물 공학이 그 해결책을 찾고 있다.
항생제 내성균으로 전세 역전
지난 2007년 미국 버지니아 주 소재의 21개 고등학교에 긴급 휴교 조치가 내려졌다. 원인은 이 지역 학생 1명이 원인을 알 수 없는 세균에 감염돼 숨졌기 때문이다. 연방 차원에서 비상 역학조사가 이뤄진 가운데 정체불명의 세균에 대한 철저한 추적조사가 이뤄졌다.
그 결과, 세균은 체육관의 라커룸에서 학생들간에 전파된 것으로 조사됐다. 탈의한 학생들 간의 신체접촉을 통해 상처있는 학생의 혈관으로 박테리아가 침입한 것이다. 문제는 이 세균이 모든 항생제에 내성이 있는 슈퍼박테리아로 알려진 것이다. 공포의 슈퍼박테리아의 등장 소식은 곧 전 세계로 퍼져나갔다.
창과 방패의 싸움으로 알려진 세균과 항생제의 싸움은 슈퍼박테리아가 등장하면서 새로운 국면을 맞았다. 세균이 슈퍼박테리아라는 가공할 무기를 들고, 다시 인류를 재앙의 위기로 내몰고 있는 것이다.
전문가들은 “21세기 들어 슈퍼박테리아가 불치의 병 에이즈를 능가하는 강력한 질병으로 등장했다”고 말한다. 이를 뒷받침하듯, 지난 2007년 미국 국립 질병통제예방센터(CDC)는 한 논문에서 “2006년 한 해 동안 페니실린에 내성을 가진 황색포도상구균(MRSA) 감염자가 9만4천 명이며 이 중 약 1만9천명이 사망했다”고 밝혔다.
슈퍼박테리는 주로 피부의 혈관을 통해 인체 내부로 침투하는 것으로 알려졌다. 즉, 혈관이 세균에 노출되는 상황이라면 어느 경로라도 침투할 수 있기 때문에 더욱 공포스런 존재가 되고 있다.
전문가들은 “슈퍼박테리아가 출현한 이유는 항생제를 오랜 기간 복용한 인체에서 항생제의 공격을 받은 세균이 점점 영리해지면서 스스로 형태를 바꿔 항생제의 공격을 피하면서 강력하게 변모하는데서 탄생했다는 것이 정설이다”고 말한다.
미생물은 슈퍼박테리아 치료제 연구에 선도적인 역할을 하고 있다. ⓒ 연합뉴스
그러나 과학자들은 슈퍼박테리아에 대항하는 인류의 공격은 이제부터가 시작이라고 과학자들은 말한다. 그 무기중의 하나가 바로 미생물이다.
슈퍼박테리아와 싸우는 미생물
항생제 내성은 향후 인류가 해결해야 할최대 난제중의 하나다. 항생제 내성균인 ‘슈퍼벅(Superbug)’이 나타나면서 과학자들은 항생제 내성 세균에 대항할 수 있는 새로운 무기를 찾는데 노력을 경주하고 있다.
현재 국내에서도 슈퍼박테리아 관련 연구가 활발하게 진행되고 있는데 지난 21일 한국과학기술연구원(KIST) 분자인식연구센터 우경자 박사팀은 연세대와 공동으로 슈퍼박테리아도 제거하는 은나노 복합체 코팅 에어필터를 개발했다.
또 지난달에는 천연자원연구원 응용연구팀이 공동 연구로 편백나무 잎 정유성분을 분석, 슈퍼박테리아인 메티실린 저항성 포도상 구균(MRSA)과 반코마이신 저항성 장구균(VRSA) 등에 적용한 결과, 미생물 생장이 크게 억제된다는 사실을 알아냈다.
그러나 무엇보다도 슈퍼박테리아 연구는 미생물 분야 에서 활발하게 진행되고 있다. 결국 미생물의 적은 미생물이기 때문이다. 1995년 이후, 발전하고 있는 미생물 유전체 기술은 유전정보를 빠르게 찾아볼 수 있는 길을 열었다.
지난 2010년 영국 노팅엄대학의 사이먼 리(Simon Lee) 연구원은 대표적인 슈퍼박테리아의 하나인 ‘메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)’을 90퍼센 트까지 죽일 수 있는 물질을 발견했다. 그런데 이 물질은 뜻밖에도 바퀴벌레의 뇌조직과 신경계에 들어있었다. 더럽고 오염된 환경에서 살아가는 바퀴벌레의 특성상, 수많은 세균과 바이러스와 싸우면서 수억 년간 생존해왔고 슈퍼박테리아와 싸울 수 있는 항생물질을 가질 수 있었던 것으로 알려지고 있다.
미생물을 통해 슈퍼박테리아를 죽이는 항생물질 연구는 국내에서도 큰 진척을 보이고 있다. 지난 2010년 한국생명공학연구원 박승환 박사팀은 식물에 유용한 세균인 ‘패니바실러스 폴리믹사균’의 유전체 기능 연구를 통해 폴리믹신 생합성 유전자를 규명했다.
이는 슈퍼박테리아에 대응하는 새로운 물질 개발에 활용 가능한 것으로 밝혀졌다. 연구진은 메주를 띄울 때 생기는 메주 균의 일종인 고초균에 폴리믹신 유전자를 집어넣어 형질을 전환시켜 이를 생성시킨 것으로 알려졌다.
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