공생 : 미생물과의 공생, 역할

[하은초]

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공생 : 미생물과의 공생, 역할

- infant botulism
- 보튤리늄 독소로 부터 안전할 수 있는 이유
- 미생물간의 전쟁 : 일어나지 않은 파국의 진실
- 내 몸안의 미생물

핵폐기물의 확산을 막는 세균(사진)이 국내에서 발견됐다. 한국원자력연구원 백민훈 박사와 전남대 지구환경과학부 노열 교수팀은 “땅속 약 140m에 설치된 고준위 핵폐기물 처분 연구용 지하연구시설(KURT)의 지하수에서 핵물질을 가라앉혀 확산되지 못하게 하는 세균 20여 종을 찾아냈다”고 10일 밝혔다. 핵물질 금속이 전자를 잃어버리면(산화) 물에 쉽게 녹아 지하수를 통해 퍼질 수 있다. 이번에 발견한 세균들은 핵폐기물 속의 유기물질을 분해하는 과정에서 만들어진 전자를 핵물질 금속에 전달해 산화의 반대인 환원 반응을 일으킨다. 그러면 핵물질 금속이 고체가 돼 녹지 않고 가라앉는다. 이 연구팀은 이들 세균을 분리해 유전자를 분석하고 토종이 있는지도 확인할 계획이다. 이 연구결과는 지난해 12월 미국 샌프란시스코에서 열린 미국지구물리학회(AGU)에서 발표됐다.

화학물질을 먹는 세균을 이용해 물을 정화하는 기술이 개발됐다.
미국 애리조나 주립대 환경생명공학센터의 브루스 리트먼 교수는 세균으로 물속의 과염소산을 제거하는 방법을 개발했다. 이 세균은 수소와 과염소산을 먹고 물과 염소를 배출한다. 이 연구 결과는 8월 29일 미국화학회 정기회의에 발표됐다. 먼저 얇은 막에 세균을 붙여 자라게 한 뒤 이를 말아 머리카락 두께의 끈으로 만든다. 다시 이 끈을 원통형 다발로 만들어 그 안에 수소를 채운 뒤 오염된 물을 흐르게 한다. 물을 흘려보내면 세균이 그 안의 과염소산을 제거한다. 이렇게 만든 7000개의 다발을 높이 1.5m의 원통에 채우면 분당 4~8L의 물을 정화할 수 있다.로켓 연료와 불꽃놀이에 쓰이는 과염소산은 세계적으로 많은 음용수에 들어있으며, 갑상선의 기능을 저해하고 태아 발달에 해롭다고 알려져 있다. 과염소산 제거 과정은 까다로운 작업으로 제거 후에도 부산물이 남는다.
과염소산을 제거하는 다른 방법에는 에탄올이나 아세트산을 먹는 세균을 이용하는 것이 있지만 부산물로 과염소산염이 만들어지는 단점이 있다. 합성수지를 이용한 이온 교환 방식의 제거 방법도 있지만 자주 합성수지를 씻어내야 한다. 리트먼 교수는 자신의 방법을 사용하면 “폐기물 걱정 없이 비용을 반으로 줄일 수 있을 것”이라고 설명했다.

공생 : 변화하는 관계

공생 관계, 아슬아슬 변하기 쉽다고?

[어린이 과학동아 3월1일자] 2011년 02월 27일
  

보통 공생은 서로 도우며 함께 사는 것을 말한다. 꽁무니로 단물을 주는 진딧물과 진딧물을 지켜 주는 개미, 질소고정을 해 주는 뿌리혹박테리아와 산소와 영양분을 주는 콩과 식물처럼 서로 이익을 주고받는 관계를 의미하는 것이다.

이런 공생 관계는 한 번 맺어지면 끈끈한 우정처럼 변함없을 것 같아 보인다. 하지만 이런 공생 관계가 생각보다 아슬아슬하고 변하기 쉽다고 한다.

아프리카의 아카시아와 크레마토가스터 미모시 개미는 서로 공생하는 사이다. 아카시아는 속이 빈 커다란 가시를 만드는데, 개미의 집이 된다. 또 아카시아는 꿀을 만들어 개미들에게 먹이도 준다. 대신 개미들은 아카시아 잎을 뜯어먹는 동물들로부터 아카시아를 지켜 준다. 개미들의 극성에 기린 같은 큰 동물들도 잎을 뜯어먹기 힘들 정도다.

그런데 잎을 뜯어먹는 동물들이 없다면 어떻게 될까?

실제로 미국 플로리다대 동물학과 토드 팔머 교수팀이 이런 실험을 해 보았다. 아카시아 주변에 전기 울타리를 쳐서 잎을 먹는 동물들이 가까이 오지 못하게 한 것이다. 팔머 교수는 이렇게 하면 아카시아가 더 풍성한 잎을 가지게 될 것이라고 예상했다. 하지만 이상한 일이 생겼다. 오히려 아카시아들은 약해지고 말라 죽는 경우도 많았다.

이 이유는 바로 아카시아가 개미에게 소홀해졌기 때문이다. 잎을 먹는 동물들이 없어지자 아카시아 나무는 가시의 수를 점점 줄이고 꿀도 조금 만들었다. 대신 자기 몸집을 키우는 데 더 열중한 것이다.

그러자 개미들의 수는 절반으로 줄어들었고, 진딧물처럼 아카시아에게는 해충이지만 개미에게는 달콤한 즙을 만들어 주는 벌레들을 불러들이기도 했다. 결국 아카시아는 개미들에게 버림받아 약해지고 말라 죽는 경우가 많아지게 된 것이다.

공생 사이에도 주고받기는 철저하다는 연구 결과도 있다.

미국 캘리포니아대 연구팀이 한 개체의 콩과식물 뿌리 가닥을 둘로 나누고 한쪽의 뿌리혹박테리아에게는 보통의 공기를, 다른 한쪽에게는 질소가 적게 든 공기를 줬다. 한쪽 뿌리의 뿌리혹박테리아는 질소고정을 잘 할 수 없게 만든 것이다.

그러자 콩과식물은 질소를 잘 주지 않는 뿌리혹박테리아에게는 산소와 영양분을 적게 주는 걸로 나타났다. 콩과식물이 뿌리혹박테리아가 질소를 얼마나 주는지 알고 또 거기에 따라 자신이 주는 것도 조절한다는 의미다.

공생은 넓은 뜻으로는 한 쪽만 이익을 보는 경우도 포함한다. 그래서 공생을 상리공생, 편리공생, 기생으로 분류하기도 한다. 상리공생은 서로 이익을 주고받는 관계, 편리공생은 한쪽만 이익을 얻는 관계, 기생은 한쪽은 이익이지만 한쪽은 손해인 경우를 의미한다.

하지만 이런 구분도 쉽게 바뀌는 것이다.

실제로 ‘헤르페스’ 바이러스는 기생에서 공생으로 관계가 완전히 바뀌었다. 헤르페스 바이러스는 몸속에 가만히 숨어 있다가 피곤하면 입술에 물집을 만들곤 해서 인간에게 해를 끼치며 ‘기생’하는 존재라고 생각돼 왔다. 그러나 헤르페스 바이러스가 면역력을 높여 주는 공생 관계라는 연구 결과가 있다. 미국 워싱턴대 의과대학 연구팀이 쥐를 이용해 실험한 결과, 헤르페스 바이러스에 감염된 세포는 ‘인터페론 감마’라는 물질을 만드는데, 이 물질이 면역력을 높여 준다는 것이다.

환경이 변해서 관계가 변하기도 한다. 예를 들어 사람의 장 속에 사는 박테리아는 음식물의 소화를 도와 더 많은 에너지를 얻게 해 주는 공생 관계다. 하지만 지나친 에너지의 섭취로 비만이 된 사람에게도 공생 관계라고 할 수 있을까?

기생에서 공생으로 빠르게 진화할 수 있다는 연구결과도 있다. 호주 멜번대의 앤드류 위크스 교수팀이 초파리를 ‘월바키아’라는 박테리아에게 감염되게 했다. 그러자 처음에는 초파리의 번식력이 15~20% 떨어졌지만 20년이 지난 뒤에는 번식력이 10% 증가했다. ‘월바키아’ 박테리아가 번식력을 떨어뜨리는 기생관계에서 번식력을 높여 주는 공생 관계로 진화한 것이다.

[예송]

편리공생, 상리공생.공생관계~
재미있는 관계쉽입니다~

플라스틱을 먹는 미생물도 있다는데 친환경적인 일들로 발전되길 바래봅니다~
미생물의 역할이 무궁무진합니다~

[하은초]

지구의 모든 생물과 무생물을 모두 미생물이 지배 하다지요

[예송]

게놈2의 비밀의 답이 마이크로바이옴 이랍니다~
학계에서는 제2의 장기로 보기도 하지요~