[일반생물학] 미생물군계

소수의 세균 종만이 병원체이지만, 세균을 '병원균'으로 보는 일반적인 생각과 감염의 공포로 인해 많은 사람들은 대부분의 세균이 해롭다고 단정한다. 하지만 생물학자들은 갈수록 사람의 건강(뿐만 아니라 대부분의 다른 진핵생물의 건강)이 상당 부분 미생물군계(microbiome)의 건강에 좌우된다는 것을 발견하고 있다. 미생물군계는 우리 몸의 표면과 내부에 살아가는 세균과 원핵성 고균의 군집을 의미한다. 그 밖의 미생물 군집은 다른 다세포성 생물과 밀접하게 살아간다.

 

우리 몸의 모든 표면은 다양한 미생물 군집으로 덮여 있다. 최근 연구에서 사람 피부에 살고 있는 1,000종 이상의 세균이 동정되었다. 체내 소화계는 세균으로 가득 차 있다. 만약 이 군집이 붕괴되면, 신체가 정상적으로 작동하기 위해 반드시 복구되어야 한다.

 

생물학자들은 매우 복잡한 건강 문제가 우리 몸의 미생물군계의 붕괴와 관련되어 있다는 것을 발견하고 있다. 이들 다양한 미생물 군집은 우리 몸의 유전자 발현에 영향을 미치고 건강한 면역계를 발달하고 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 우리 몸의 미생물군계가 유용한 종들의 적절한 군집을 포함한다면, 우리 몸은 정상적으로 기능할 것이다. 하지만 이들 군집은 우리의 삶의 경험, 우리가 먹는 음식과 약, 그리고 노출되는 다양한 환경 독소에 의해 강한 영향을 받는다. 최근 사람에서 자가 면역질환(면역계가 자신의 몸을 공격하즞 질환)의 급격한 증가는 우리 몸의 미생물 군계의 다양성과 조성의 변화와 관련이 있다.

 

초기의 적절한 미생물군계를 얻는 것은 평생 건강에 중요하다. 대개 사람의 유아는 태어날 때 모체의 질에 있는 미생물군계로부터 자신의 미생물군계 상당 부분을 얻는다. 최근 연구에서 제왕절개를 통해 태어난 아기와 분유 수유를 한 아기는 일반적으로 자신의 미생물군계를 더 다양한 공급원으로부터 얻는다는 것이 밝혀졌다. 하지만 이와 같이 얻은 세균의 상당수는 사람의 건강에 좋지 않다. 생물학자들은 제왕절개를 통해 태어난 사람들과 유아기에 분유 수유를 한 사람들에서 나타나는 자가면역질환의 발병률이 자연분만을 통해 태어나 모유 수유를 한 사람들에 비해 현저히 높다는 것을 발견했다. 이러한 차이는 이 사람들의 초기 미생물군계의 조성과 관련이 있는 것으로 보인다.

 

사람들은 대장에 서식하는 미생물군계에 의해 만들어진 대사산물(특히 비타민 B12와 K)중 일부를 이용한다. 세균 군집은 촘촘한 생물막으로 우리의 장을 덮고 있으며, 이 생물막은 이 소화관의 점막과 밀접하게 맞닿아 있다. 이 생물막은 장에서 몸으로 영양소의 전달을 촉진하여 마치 우리의 건강에 없어서는 안 될 특수한 '조직'처럼 기능한다. 이 생물막은 복잡한 생태를 가지며, 과학자들은 어떤 사람의 소화관 미생물군계의 종 조성이 비만에 영향을 미칠 가능성과 같이 이러한 생물막의 생태에 대해 자세히 조사하기 시작하였다. 

 

동물의 소화관에는 다양한 미생물이 살고 있으며, 이중 상당수가 소화에서 중요한 역할을 담당한다. 소는 식물 성분을 분해하기 위해 원핵생물에 의존한다. 대부분의 동물과 같이 소는 식물성 먹이의 대부분을 차지하고 있는 셀룰로스(섬유소)를 분해하기 위한 섬유소분해효소를 생산할 수 없다. 하지만 반추위(혹위)라는 소화관의 특수한 부위에 살아가는 세균은 소가 하루 먹는 양을 처리하기에 충분한 섬유소분해효소를 생산한다.