미생물이 분비하는 대사산물에서 우리가 주목할 만한 물질이 항생제이다. 자연계에서는 수없이 많은 미생물들이 항생물질을 분비하고 있으며 실험실에서도 쉽게 관찰이 되는데 그 중에서 병원성 세균만 죽이고 사람에게는 부작용이 없어야 항생제로 연구, 개발이 된다. 특히 곰팡이와 방선균 종류가 항생제를 많이 분비하는데 약 5000여종의 항생물질이 밝혀져 있으나 실제 질병치료에 적용되는 것은 100여 가지이다.

연구실에서 토양 미생물을 분석하여 관찰하다 보면 정말 다양한 미생물들을 볼 수 있다. 세균들은 색깔도 다양하여 빨갛거나 노랗거나 어떤 녀석은 투명하기도 해 말 그대로 가지각색이고 생긴 것도 길게 생긴 것이 있는 반면 통통하거나 또는 동그랗게 관찰이 된다. 움직임 또한 제 각각이어서 아주 활발하게 움직이는 녀석이 있는가 하면 움직임이 아예 없는 것도 있다. 곰팡이는 세균에 비해 색이 덜 다양한데 대개 잿빛, 노랑, 흰색, 녹색, 검정색을 주로 관찰할 수 있다. 이러한 미생물들을 관찰하다 보면 가끔씩 하나의 미생물이 다른 미생물들의 성장을 억제하고 있는 모습을 보게 되는데 특정 미생물이 자라나고 있는 주위에는 다른 미생물들이 접근조차 하지 못하는 것을 볼 수 있다.

사람도 눈물(성분은 lysozyme)과 같은 세균을 죽일 수 있는 물질을 분비하여 병원균이 눈에 감염되지 못하게 막는 것과 마찬가지로 미생물도 자기 몸 밖으로 여러 가지 물질들을 분비하여 적들을 물리치고 자기 생존을 위해 몸부림치고 있다. 이렇게 미생물이 분비하는 물질을 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 5000여종의 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 없어야 항생제로 연구, 개발이 되는 것이다.

페니실린 이래 수많은 항생물질의 질병치료 적용
1929년 스코트랜드의 알렉산더 플레밍(A. Fleming)이라는 미생물학자에 의해 푸른곰팡이의 일종인 penecillium notatum(페니실리움 노타툼)이 페니실린(penicillin)을 생산한다는 것을 밝혀낸 이래 미생물들이 생산해 내는 항생물질이 정제되고 인체 독성 등을 확인하여 사람의 질병 치료에 수없이 많이 적용되었으며, 지금처럼 인간이 80세 넘어서까지 살아갈 수 있도록 기여한 일등공신이라 할 수 있다.

미생물이 분비하는 항생물질 중에는 식물 세포에 강한 독성을 나타내는 것도 있는데 비알라포스(bialaphos)가 그것이다. 식물 독성이 확인된 비알라포스는 과수원 등지에 비선택성 제초제로 응용되어 사용된다. 또한 식물뿐만 아니라 동물 세포, 특히 증식이 활발한 암세포에 대하여도 강한 독성을 나타내는 항생물질이 있는데 아드리아마이신(adriamycin)이다. 아드리아마이신은 독소루비신(doxorubicin)이라고도 불리는데 그 색이 빨간색이어서 암 환자들 사이에서는 빨간 항암제로 불리는데 방선균에서 분비가 된 것이다.

예전에 미생물 실험실에서 함께 연구하던 동료 중에 하나가 아드리아마이신을 생산하는 방선균을 가지고 그 생산 수율을 높이기 위해 애쓰던 모습이 기억이 난다. 그러나 항암제로 사용하는 아드리아마이신은 암세포의 전이를 멈추게 하는 능력은 뛰어난데 피부에 노출되면 심각한 피부 트러블을 일으킬 뿐 아니라 심장에도 부작용을 일으키는 문제점을 안고 있다. 그래서 반드시 혈관 속으로만 주사를 놓아야만 한다.

사용되는 항생제는 화학적 변환 거친 반합성 항생물질
또 항생제 중에 브레오마이신(bleomycin)이라는 것은 피부 질환 중의 하나인 사마귀에 특효가 있어 사마귀 치료에 사용되기도 한다. Fusidium coccineum(후시디움 코씨네움)이라는 곰팡이는 fusidic acid(후시딕산)라는 물질을 생산하는데 일종의 항생물질로서 세균의 성장을 억제하는 물질로 사람의 피부에 난 상처에 세균의 2차 감염을 방지하기 위해 널리 쓰이는 연고를 만드는데 사용된다. 그동안 무심코 약국에서 구입하여 사용하던 연고제의 뒷면을 보면 위에서 언급한 항생제들이 들어있는 것들이 많은데 대부분이 미생물들에서 분비한 물질에서 유래가 되었다.

이렇듯 미생물들이 분비하는 항생제는 그 수와 종류가 무척이나 다양하다. 그러나 현재 사용되는 대부분의 항생제는 순수하게 미생물 발효로 생산된 것은 아니고 미생물에 의해 생산된 것을 다시 화학적으로 변환시켜 항생 효과를 높여 놓은 것이다. 미생물 발효에 의한 자연산물이 아닌 반합성 항생물질인 것이다. 공장에서 합성된 것이기에 값싸게 구입하여 이용할 수 있는 것이다. 만약에 항생물질을 분비하는 미생물을 발효·배양하여 항생물질을 정제하고 농축시켜서 제품으로 만든다면 그 값은 상당히 비싸서 일반인들은 사용할 엄두도 못 냈을 것이다.