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다른 생물의 생육을 저해하는 미생물이 분비하는 물질 항생제

내성이 생기면 더욱 강한 항생제를 사용해야
인체에 무해한 다양한 항생제 개발 필요

항생제는 미생물이 자신을 보호하기 위해 만들어내는 물질로서 다른 생물의 생육을 저해하는 물질이다. 전 세계적으로 축·수산업계에서 항생제 사용 규제화가 시행되고 있는 추세이다.

유럽 가축시장은 이미 항생제 사용을 전면 금지하고 있고 우리나라도 가축사료 내 항생제 첨가금지법 시행으로 항생제 사용이 전면 금지되면서 항생제를 대체할 새로운 기술 및 제품 개발에 대한 연구 개발이 필요한 때이다.

 

병원성 세균만을 골라서 잡아먹는 바이러스

박테리오파아지(bacteriophage)

일전에 신문을 보니 국내 어느 기업에서 항생제(抗生劑 : antibiotics)를 대체할 수 있는 사료첨가제를 개발하였다는 기사를 본적이 있다. 기사에서 전하는 바로는 사람에게는 전혀 해가 없고 해로운 병원성 세균만을 골라서 잡아먹는 바이러스를 활용하였다고 한다. 이렇게 세균만을 잡아먹는 바이러스를 박테리오파아지(bacteriophage)라고 하는데 가축에 병을 발생시키는 병원성 세균을 죽이기 위해 사용한 것이다.


일반적으로 항생제는 가축 사료에 첨가되어 병원성세균을 죽이거나 가축들의 질병을 사전에 예방하는 효과가 있다. 그러나 사용초기에는 효과가 탁월하나 사용이 반복되면 세균에 항생제 내성이 생겨 더욱 강한 항생제를 사용해야 된다. 또한 항생제가 가축에 잔류되면 돼지고기나 닭고기를 먹는 사람의 몸에 누적되어 예기치 못한 여러 가지 문제가 발생이 된다. 그러나 미생물을 응용한 생물학적 사료첨가제는 이러한 문제로부터 해방될 수 있어 반가운 소식이 아닐 수 없다.

 

하나의 미생물이 다른 미생물들의 성장을 억제하는

항생제를 분비해 내는 미생물

항생제는 영국의 알렉산더 플레밍(Alexander Fleming)이라는 미생물학자가 1929년 푸른 곰팡이(Penicillium notatum)가 분비해 내는 페니실린을 발견하면서 세상에 처음 소개되기 시작했다. 값싼 화학합성 항생제의 오남용으로 여러 문제들이 발생하면서 급기야는 항생제의 사용을 금지하게 되었는데, 오늘은 미생물이 분비하는 물질 중 하나인 항생제에 대하여 이야기를 해보도록 하겠다.

실험실에서 토양 미생물들을 배양하다 보면 다양한 미생물들을 관찰할 수 있다. 세균들은 색깔도 다양하여 빨갛거나 노랗거나 투명한 것도 있고 정말 말 그대로 가지각색이고 생긴 것도 길게 생긴 것이 있는 반면 통통하거나 또는 동그랗게 관찰이 된다.


곰팡이는 세균에 비해 색이 덜 다양한데 대개 잿빛, 노랑, 흰색, 녹색, 검정색 중에 한가지이다. 이러한 미생물들을 관찰하다 보면 가끔씩 하나의 미생물이 다른 미생물들의 성장을 억제하고 있는 모습을 보게 된다. 특정 미생물이 자라나고 있는 주위에는 다른 미생물들이 접근조차 하지 못하는 것을 볼 수 있다. 토양 미생물을 분석하다 보면 그렇게 항생제를 분비해 내는 미생물을 관찰하기가 그리 어렵지는 않다. 방선균이나 슈도모나스라는 세균 계열의 미생물들이 많은데 그러한 미생물들은 따로 분리하여 영하 70극 저온 냉장고에 보관하여 놓는다.

 

병원성 세균만 죽이고 사람에게는 부작용이 없는

항생제만이 연구, 개발 대상이 되는 것

사람이 눈에 이물질이 들어오면 눈물(성분은 lysozyme이라는 효소)이 나오는데 눈물은 세균을 녹여 죽일 수 있는 물질로서 병원균이 눈에 감염되지 못하게 막는 역할을 한다. 이와 마찬가지로 미생물도 자기 몸 밖으로 여러 가지 물질들을 분비하여 자기 생존을 위해 끊임없이 몸부림치고 있다.


이렇게 미생물이 분비하는 물질들을 통틀어 대사산물(代謝産物 : Metabolites)이라고 하는데 그 중에는 유기산, 호르몬, 비타민 등 그 종류와 수는 다양하다. 그런데 그 중에 우리가 주목할 만한 물질이 항생제이다. 특히 미생물 중에도 곰팡이와 방선균(放線菌 : Actinomycetes) 종류가 항생제를 많이 분비하는데 약 5,000여종의 항생물질이 밝혀져 있으나 실제 질병치료에 적용되는 것은 100여 가지이다. 많은 항생물질 중에서 실질적으로 이용되는 항생제 수가 현저하게 적은 이유는 세균을 억제하는 능력이 아무리 우수하다 하더라도 사람에게 해가 있으면 안 되기 때문이다. 자연계에서는 수없이 많은 미생물들이 항생물질을 분비하고 있으며 실험실에서도 쉽게 관찰이 되는데 그 중에서 병원성 세균만 죽이고 사람에게는 부작용이 없는 항생제만이 연구, 개발 대상이 되는 것이다.


실험실에서 토양 미생물 분석을 하다보면 항생제를 분비하는 녀석들이 어렵지 않게 발견된다. 세균의 성장을 억제하는 미생물도 있고, 곰팡이의 성장을 억제하는 미생물들도 쉽게 관찰된다. 세균의 성장을 억제하는 녀석들은 냉장고에 잘 보관하였다가 나중에 청고병과 같은 세균병 발생이 염려되는 토양에 살포하기 위함이고, 곰팡이의 성장을 억제하는 미생물들은 역병이나 시들음병이 자주 발생되는 토양에 살포하기 위해 보관을 한다.

실험실에서 배양할 때에는 일반 실험실용 시약 배지를 사용하는 것이 아니라 비용이 저렴하고 2-3일내에 높은 밀도로 자랄 수 있는 배지를 사용한다. 이렇게 해야만 현장에 접목이 가능하고 농업인들이 실제 사용할 수 있기 때문이다.

 

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