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미생물의 다양성

ecobgri | 2014.01.02 20:44 | 조회 1037

미생물의 다양성

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- 지구 생물 총량의 60%를 차지하는 미생물은 지구 생태계를 유지하는 유일한 생물자원이다. 현미경하에서만 볼 수 있는 이들 미생물은 바이러스, 세균, 효모, 사상균, 원생동물, 조류(藻類)등 다종 · 다양하며, 동 · 식물 내에서는 물론 지구의 극한 환경에서도 생존, 생육이 가능하다.

- 미생물은 사람을 비롯하여 동 · 식물의 질병을 가져오는 병원성 미생물, 독성물질을 생산하여 식중독을 일으키는 식품독성 미생물, 의식주에 관계되는 각종물질을 변질, 부패시키는 부패 미생물 등 유해 미생물도 있지만 주류, 장류, 김치류 등 전통 발효식품의 제조나 항생물질, 효소, 아미노산, 비타민, 생리활성 물질을 생산하거나 사람의 식품과 건강에 관련된 물질을 생산 또는 분해하는 유용 미생물도 많다. 또한 자연계는 동․식물의 사체, 배설물, 부유물질을 분해함으로써 수질 환경을 개선하고 토양을 재생하는 등 지구 환경 생태계를 유지, 보존하는 다수의 미생물로 구성되어 있다.

□ 최근 미생물은 BT산업의 핵심체로 인정받고 있으며 이들 미생물은 대형의 Bioreactor 안에서 유용물질을 생산하여 유용하게 사용될 뿐만 아니라 미생물 세포자체가 물질 생산 공장으로 이해되어 미생물 세포내에서 일어나는 생명현상의 작용기전을 조절하는 연구의 대상이 되고 있다. 현재까지 100여종이 넘는 미생물 유전자의 서열이 완전히 해독되어 Genomics, Proteomics, Metabolomics, Bioinformatics 분야가 관심의 초점이 되고 있다.

□ 현재의 기술로 배양가능한 지구상의 미생물은 지구 전체 미생물 종의 1%에 불과하며 99%는 살아있기는 하지만 배양할 수 없는(Viable but not culturable, VBNC) 비배양성 균주에 해당된다. 이들 배양 가능한 미생물이나 배양 불가능한 미생물이 가지고 있는 고유한 유전자원은 그 종류가 무한히 많기 때문에 인류 복지를 위한 활용가치는 무궁무진하다고 할 수 있다. 따라서 극한 환경에서도 미생물의 생명현상을 주관하는 Metagenomes의 확보는 필수적이며, 이들 정보를 정리, 분석하기 위해서는 Bioinformatics의 기술이 필요하다.

□ 최근 시료로부터 직접 추출한 DNA를 PCR법으로 표적 미생물의 유전자를 증폭하고 혼성화법을 병용하고 특이적이고 고감도 검출을 행하는 in vitro 및 in situ 혼성화를 행하여 특정 유전자 배열을 갖는 미생물 세포를 형광현미경으로 검출하는 FISH 법, 감도를 향상시키기 위해서 PCR반응을 행하는 in situ PCR법 등 보다 진전된 방법을 사용하고 있으며 in situ 법에서는 세포를 계수하여 미생물을 정량하지만 in vitro 법에서는 목적유전자를 정량적으로 평가하기 위해서 MPN-PCR법과 경합적 PCR법 등이 이용되고 있다.

□ 현재 미생물 생태계의 이용 및 분석에 관해서는 주로 미국이 주도하고 있으며 분자 생태학에 관한 수많은 노하우와 수준 높은 분자생물학적 기법을 이용하여 생물학적 환경정화는 물론 산업화 응용 연구를 활발히 추진하고 있다. 국내의 경우 미생물의 군집 분석기술을 위한 DGGE와 T-RFLP같은 분자생물학적 기법을 일부 출연연구소와 대학에서 연구, 발표한 바 있으나 아직 기초적인 수준에 머물고 있다. 또한, 국내 Bioremediation 산업은 아직 성숙되지 않았고 특정환경 내의 미생물 생태계 변화를 모니터링하는 생태학적 기술이 확립되어 있지 않다.

□ 따라서 기존의 전통적 미생물균주 탐색, 육종 및 발효기술 등 축적된 미생물 분야 노하우와 최근 선진국에서 신생기술로 떠오르고 있는 분자생태학적 기술을 접목시킨다면 비교적 짧은 시간에 환경미생물의 모니터링 기술 및 이를 바탕으로 하는 Artificial consortia를 구축할 수 있는 기술 확보가 가능할 것이다. 앞으로 고밀도의 DNA microarray(DNA chip, Genome chip)를 개발, 토착환경 미생물이나 동 · 식물에 공생 또는 기생하는 미생물 등 특수환경 미생물 분야에 응용하는 연구가 필요하다.

SYSTEMATIC AND APPLIED MICROBIOLOGY, 2004, 3-9
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