포도상구균에 감염돼 죽어가던 환자에게 항생제를 투여했으나 잠시 회복되는 기미를 보이더니 곧 죽고 말았다. 항생제의 양이 너무 적었기 때문이다. 그 후로 미생물학자들은 페니실린을 분비해내는 곰팡이인 페니실리움 노타툼의 먹이를 바꿔주는가 하면 배양 온도를 다양하게 변화시켜주거나, 아니면 pH를 조절해 항생제를 더 많이 생산하도록 유도했다.

만사여의(萬事如意), 2016년을 맞아 올해에도 모든 계획하는 일들이 내 뜻대로 형통하게 이루어지길 기도하는 마음을 지면으로나마 전한다.

오늘은 미생물이 우리 인류의 번영에 어떤 지대한 공을 세웠는지에 대하여 알아보겠다.
스코틀랜드의 가난한 농부였던 플레밍이 어느 날 밭에서 일을 하고 있는데 어디선가 사람의 비명소리가 들리는 것이 아닌가! 하던 일을 급하게 멈추고 근방의 소리나는 곳으로 달려가보니 한 젊은이가 허리춤까지 수렁에 빠져들어 허우적대고 있는 것이었다. 그는 겁에 질린 젊은이를 꺼내어 목숨을 건져주었다. 다음날 한 귀족이 찾아와 자신의 아들을 살려준 플레밍에게 감사의 인사와 함께 사례를 하려고 하자 그는 마땅히 해야 할 일을 한 것이라며 극구 사양하였다.

그때 마침 플레밍의 아들이 오두막집 문을 열고 들어오자 귀족이 자기의 아들과 함께 그의 아들을 교육시켜서 훌륭한 사람이 되도록 하자고 제안을 하고 플레밍은 이를 받아들여 두 아들이 좋은 학교에 입학하여 교육을 받게 되었다. 가난한 농사꾼의 아들로 태어나 아버지의 착한 행실로 인해 훌륭한 의과대학에 들어가 훗날 페니실린이라는 항생제를 개발한 사람이 바로 알렉산더 플레밍이다. 그 후 수렁에 빠져 죽을 뻔했던 귀족의 아들이 폐렴에 걸려 또 다시 죽게 되었을 때 플레밍이 다시 그의 목숨을 구해주었다. 이렇게 플레밍 부자에게 두 번씩이나 목숨을 부지하게 되었던 사람은 바로 영국의 위대한 수상, 윈스턴 처칠이다. 플레밍은 페니실린을 발견하여 세균병으로 죽어가는 전 세계 많은 사람의 목숨을 구해냈고, 처칠은 독일의 침략에 맞서 영국을 구한 위대한 수상이 되었던 것이다.

실험실에서 미생물 분석을 하다보면 주위의 다른 미생물들의 성장을 억제하고 있는 미생물들을 어렵지 않게 관찰할 수 있다. 지금이야 미생물 배양하는 기술이 보편화되어 있지만 미생물에 대한 지식이 많지 않고 열악한 가운데에서 세균을 억제하는 곰팡이를 발견해내고 그 물질을 분리하여 상업화에 이르게 하는 것이 그 당시로서는 획기적인 업적이었다. 그렇게 시작된 항생제의 발견은 스트렙토마이신과 세팔로스포린의 발견으로 이어져 1세대 항생제를 구성하였으며 많은 사람의 목숨을 질병으로부터 지켜주었다. 이렇게 원고지 몇 줄로 우리 인류의 생명을 연장할 수 있게 해준 항생제가 개발된 역사를 간단하게 이야기를 하였지만 지금의 항생제가 개발되어 상업화되기까지 미생물학자들의 땀과 노력이 얼마나 많이 들어갔는지는 이루 헤아릴 수가 없다. 그중에서 가장 많은 시간을 들이고 정성을 기울여야 하는 부분이 바로 균주 개량이다. 플레밍이 초기에 페니실린을 분비하는 곰팡이인 페니실리움 노타툼이 분비해내는 항생제의 양은 너무나도 작아서 한 사람의 치료를 위해서는 1톤의 곰팡이 배양액이 필요했다.

1941년 포도상구균에 감염이 되어 죽어가던 알렉산더라는 경찰관에게 항생제를 투여하였으나 잠시 회복되는 기색을 보이더니 곧 죽고 말았다. 항생제의 양이 너무 적었기 때문이다. 그 후로 미생물학자들은 페니실린을 분비해내는 곰팡이인 페니실리움 노타툼을 괴롭히기(?) 시작했다. 먹이를 바꿔주는가 하면 배양 온도를 다양하게 변화시켜주거나, 아니면 pH를 조절하여 항생제를 더 많이 생산하도록 유도를 하는 것이다.

이로운 미생물이 토양에 우점해야 식물병 감소
그 중에서 가장 강력하고 효과적인 방법은 바로 돌연변이를 유도하는 것인데 X선이나 화학약품을 처리하여 원래 있던 곰팡이의 돌연변이를 만드는 것이다. 이 방법은 DNA에 충격을 주어 DNA의 변형을 유도하여 항생제를 많이 생산해내는 곰팡이를 골라내는 건데 실력보다는 오직 끈기와 포기를 모르는 열정만이 필요한 작업이다. 수십만, 수백만번의 시행착오를 거쳐야만 되는데 운이 정말 좋으면 시간이 얼마 안 걸리겠지만 재수가 안 좋은 사람은 10년을 넘게 처리를 해도 좋은 미생물을 선발하지 못 하게 되는 좀 무식한 방법이다.

또한 운 좋게 항생제를 많이 분비해내는 곰팡이로 개량이 되었다고 하더라도 DNA는 원래 모습으로 되돌아가려고 하는 성질이 있어서 돌연변이가 몇 세대 못가 정상으로 돌아오는 경우가 많았다. 그러면 그 동안 들인 노력과 시간이 수포로 돌아가는 것이다. 그래서 돌연변이가 된 미생물이 돌연변이를 그대로 유지하게 하는 방법도 또한 개발해야 했다. 또 돌연변이가 된 곰팡이가 어떤 먹이와 배양 조건을 맞춰주어야 항생제를 많이 분비하는지 연구도 필요했다. 이렇게 많은 연구를 거쳐 지금은 곰팡이 배양액 1리터에 50g의 항생제를 얻고 있으니 플레밍이 처음 발견했을 때에 비해 1만배 이상을 생산해 낼 수 있게 되었다. 우리 토양에도 항생물질을 생산해내는 방선균이나 바실러스, 페니실리움과 같은 유용한 미생물들이 많이 서식하고 있다. 그런데 작물재배에 도움을 주는 유용한 미생물들은 병원성 미생물에 비해 생존력이 많이 떨어진다. 토양 환경이 산성화 되거나 화학물질 투입이 많아지면 어김없이 유용 미생물들이 죽어간다. 그렇게 유익한 미생물들이 죽어가면 병원균이 우점을 하게 되어 식물병이 발생되는 것이다. 올해에도 우리 토양에 이로운 미생물들이 우점을 하여 병원균이 상대적으로 덜 자라게 되었으면 정말 좋겠다.