미국-공개된 비소함유 세균에 대한 염려

공개된 비소함유 세균에 대한 염려

5개월 전 세균이 비소에서 자랄 수 있는지, 세균이 DNA에 혼입되었는지에대하여 시작된 토론은 마침내 과학지의 블로그에 공개되었다. Science(2 Dec.2010) 온라인에 게재된 전례 없는 미생물이 Science(3 June 2011, p1163)에 공개되고 8개의 기술적인 코멘트가 발표되었다. 이 문제를 일으킨 연구는 지구상 생명의 기본규칙에 대하여 하나의 예외를 제공하였다.
  미생물, 식물, 동물은 생존하기 위해서 산소, 탄소, 질소, 수소, 황, 인의 6개의 원소가 필요하다. 그러나 Wolfe-Simmon 등은 인을 첨가하지 않고, 고농도의 비소에서 생육한 세균을 분리하여 보고하였다. 이것은 일반적으로 비소는 세포 내에서독성이 있고 불안정한데도 불구하고 핵심 생체분자의 인을 비소로 대체한것처럼 보인다.

  이 주장은 NASA와 Wolfe-Simon팀의 증거의 질과 외계생명의 가능성에대하여 항의를 했던 과학자를 놀라게 하였다. 한 논평에서 미국의 우주생물학자인 S. A. Benner는 “이 미생물이 비소가 인을 대체하여 DNA와 다른 표시 생체분자에 들어있다는 가설이 사실이라면 비소와 인 분자와 관련된 지난 1세기의 화학적인 데이터는 무시해야 한다.”고 결론을 내렸다.
 
 몇 개의 기술적인 논평에서 균의 배양액에 인 분자가 오염되었거나 원래 배지에 있는 극미량의 인이 논쟁되고 있는 GFAJ-1 균주를 성장하도록 작용했을 것이라는 의문을 제기하였다. 캐나다의 미생물학자 R. J. Redfield는DNA구조에 비소가 함유된 것처럼 양성으로 나타난 것은 오염된 것이라고하였다. Redfield는 최초로 우려를 제기하였고, 블로그를 본 다른 사람들은수백 개의 논평을 보냈다.

Wolfe-Simon 팀은 Redfield의 논평에 대해서 GFAJ-1의 배양에 사용한 배지에 함유된 미량의 인은 무기염으로 기여하였지만 그것은 미생물의 생육이나 생명을 유지하는 데에 충분하지 않다고 그들의 논문에서 언급하고 있다.

미국의 J. B. Cotner와 E. K. Hall은 자기들의 논문이 Wolfe-Simon 팀의 발견을지지하는 것처럼 인용한 것은 잘못 해석하였다고 주장하고 있다. Wolfe-Simon팀은 Cotner와 Hall의 논문에서 발표한 세균은 GFAJ-1의 0.02%보다 훨씬 높은 2%의 인을 요구하는 것으로 인용하였다. 그러나 Cotner와 Hall은 2%는특수조건하에서 배양된 E. coli 경우이며, GFAJ-1균주와 같이 적은 인으로 생존하는 소수의 세균도 발견하였다고 지적하였다.

  3개의 논평에서 비소화합물은 세포 내에서 안정하다는 회의론을 제기하였다. 프랑스의 B. Schoepp-Cothenet 등은 세포질에서 비소는 인을 대체할 수없는 아비산염으로 환원된다고 주장하고 있다. 또한, Benner는 인은 DNA의다단계공정 초기에 혼입되며, 이 공정에서 비소대치는 있을 수 없다고 하였다. 다른 비평가들은 비소가 DNA의 형태를 변화시키는지도 명확하지 않다고 언급하고 있다.

  Sience의 정책에 따라 GFAJ-1 균주에 관한 기술적인 논평이나 저자의 반응에 대하여 새로운 자료를 제공하지 않고 있다. Wolfe-Simon 팀은 많은 질문과 논평을 답변하는데 지난 5개월을 거의 보냈다고 한다. Science의 편집장은 결국 많은 평론 중에서 8개를 발표하였다. R. Oremland 팀은 GFAJ-1균주의배양에서 배지를 초고순도의 성분을 사용함으로써 인을 100배까지 감소시켰다고 한다.  
  lfe-Simon의 팀장인 Oremland는 인이 없는 배지에서 세균을 양하는 것만이 회의론의 주원인을 해결할 수 있다고 하였다. 현재 연구원과 장비가 부족하고 다른 업무가 많지만 최선을 다하고 있다고 한다.

  한편 Oremland 실험실은 Wolfe-Simon을 포함하여 원래 논문의 세 저자가 났기 때문에 축소되었다. Wolfe-Simon은 계속 주목을 받고 있다. Glamour지가 그녀를 소개하였고, Time지는 가장 영향력 있는 100인 중의 한 사람으로 그녀를 지명하였다. 그러나 그녀의 장래는 불확실하다. Wolfe-Simon은 아직 NASA의 특수연구원 직이 2년 남아 있지만 더 좋은 연구실을 찾기 위해 지난 달 그녀는 USGS를 떠났다. Wolfe-Simon은 협력연구자를 찾았다. 2007년에 중국의 Wang과 Chen은 DNA 골격에 황이 혼입된 세균을 발견하
였고 금년 초에 그들은 미생물에서 이런 변형 종이 널리 분포되었다는 것을 발표하였다. Wang은 GFAJ-1 균주의 비소함유 DNA에 관해서 들었을 때, 즉 시 그는 관심을 갖게 되었다고 한다. Wolfe-Simon은 비소가 일부 함유된 DNA시료와 GFAJ-1균주를 Wang에게 제공하고 질량분석계를 사용하여 어떻게 비소가 인을 대체하였는지를 연구하도록 하였다. Wang은 다음단계 연구에 필요한 DNA를 대량생산하기 위하여 균주를 배양하고 있다.

 Wolfe-Simon은 다른 세 연구팀에게도 이 균주를 제공하였다. 한 팀은 유전체학을 연구하고 다른 한 팀은 핵자기공명분광법을, 셋째 팀은 DNA이외의단백질 생체분자에 비소의 혼입을 확인한다고 한다. Wolfe-Simon은 많은 사람이 균주를 원했지만 분양에는 시간이 걸린다고 하였다. 이 문제를 해결하기 위해서 그녀는 지난 3월에 미국 ATCC와 독일 DSMZ의 기탁기관에GFAJ- 1 균주를 기탁하였다. 각 기탁기관에서 균주를 배양하고 시료를 동결건조하여 그 시료를 확인하기 때문에 분양하는 데는 수개월이 걸린다고 한다.

  Benner는 얼마나 많은 연구자가 이 균주를 요청할 것인지는 확실하지 않다고 했다. Redfield는 GFAJ-1 균주를 분양받으려고 하는 연구자 중에는Wolfe-Simon의 결과가 옳다고 할 사람은 아무도 없을 것이라고 하였다. Wolfe-Simon과 그녀의 동료는 이 미생물에 관한 그들의 결론을 확신하고 있다. Wolfe-Simon의 공동저자인 생물지질화학자 Webb은 “이 흥미롭고 논쟁이 있는 문제도 항상 복합적인 면이 있으며, 만일 우리가 비소 DNA에 관하여 잘못 입증하였더라도 그것은 이성적이고 냉정하게 판단해야 한다.”고 하였다.

출처 : Elizabeth Pennisi, "Concerns about arsenic-laden bacterium aired", SCIENCE, 332,
2011, pp.1136~1137

한국과학기술정보연구원, 님태익전문연구위원으로 부터 퍼왔습니다.