Bacteria의 역사와 분류

어서 오세요~ 힐링 만다린입니다:)

 

2020년 1월 호주에서 일어난 거대한 산불 소식을 듣고 너무 마음이 아팠습니다. 산불을 잠재우는데도 오랜 시간이 걸리겠지만 아름다운 호주의 자연을 다시 복원시키는 데는 더 어려움이 있을 것 같아 속상한 마음이 듭니다. 산불은 식수 품질 우려로도 이어집니다. 타고 남은 재가 물의 산성화와 시아노박테리아의 잠재적인 성장을 도와주기 때문에 식수에 품질 저하를 유발합니다. 시아노박테리아? 어떤 박테리아지?라는 궁금증을 갖고 계시는 분들에게 시아노박테리아를 포함한 총제적인 박테리아에 대해 소개하고자 합니다.

 

고대 그리스어로 작은 막대기라는 뜻에서 비롯된 박테리아는 지구환경 어디에서나 살고 있는 매우 작고 가장 많이 번성한 생명체입니다. 땅, 물, 공기와 같은 외부환경뿐만 아니라 사람의 장이나 위 등 다른 생물체의 안에서 기생하여 발효나 부패를 일으키고, 병원체가 되기도 하는 단세포 생물입니다. 세포 소기관을 가지지 않은 대부분의 원핵생물들이 여기에 속하는데, 그 크기는 0.5μm-0.5mm까지 다양한 크기로 존재합니다. 식물세포나 곰팡이 세포처럼 세포벽을 갖고는 있으나, 셀룰로오즈가 아닌 펩티도글리칸이 주성분인 점이 다릅니다.

 

박테리아는 세포벽의 형태에 따라 이들은 그람 양성 세균과 그람 음성 세균으로 구분할 수 있습니다. 그람 양성 세균은 그람 염색에서 보라색으로 염색되는 세균을 말합니다. 세포벽이 두꺼워 크리스탈 바이올렛 시약의 색을 유지하고 있어 염색 후에도 보라색을 띱니다. 그럼 음성균은 적색 또는 복숭아색으로 염색되는 세균을 말합니다. 이 세균은 내부 세포질 막과 외막 사이에 얇은 펩티도글리칸 세포벽이 위치해 있어 크리스탈 바이올렛 시약의 색을 유지하지 못하는 그룹입니다. 

 

박테리아는 세포벽이 겉에 쌓여있으면서도 얇은 원형질막이 그 안을 감싸고 있습니다. 이 막은 세포의 기관들을 에워싸고 세포질에 있는 양분, 단백질과 다른 여러 필수적 요소들이 빠져나가지 못하게 하는 역할로 작용합니다. 박테리아는 원핵생물이기 때문에, 보통 생물체 세포에서 볼 수 있는 막으로 둘러싸인 핵, 미토콘트리아, 색소체, 액포, 골지체 등이 존재하지 않습니다. 하지만 박테리아는 지구 상 어느 곳에서든 기생, 공생 또는 독립생활을 하면서 살아가고 있습니다. 다른 생물체나 그 생산물에 의지하며 생활에 필요한 에너지를 얻습니다. 동물과의 공생과 식물과의 공생에 대한 대표적인 예시를 들어보겠습니다. 동물과의 공생에서는 반추동물에 공생하는 셀루로모나스, 바실루스, 클로스트리디움 미생물들이 셀룰로오스 등을 분해하여 여러 가지 지방산을 만들면서 소의 체조직에 흡수되어 에너지를 만들며 생활합니다. 식물과의 공생에서는 콩과 식물을 찾아볼 수 있는데, 뿌리에 뿌리혹박테리아가 침입하여 뿌리혹을 형성하면 질소 동화 작용을 통해 질소 화합물을 만들게 됩니다. 질소는 단백질의 필수 원소로서 식물체가 이용할 수 있는 형태로 만들어줍니다. 자연 생태계 측면에서 보면 생산자, 소비자, 분해자 중 분해자 역할로 자연 생태계를 유지시킵니다.

 

 

박테리아는 형태에 따라 분리됩니다. 구균, 간균, 나선균으로 크게 나눌 수 있는데, 구균은 둥근 모양의 세균을 말합니다. 앞 전 페이지에서 황색 포도상 구균에 대해 이야기를 했는데, 바로 포도송이처럼 뭉쳐 지내기 때문에 포도상구균이라고 칭해졌다 합니다. 간균은 긴 막대 모양을 한 세균입니다. 대개 홀로 존재하나 가끔 사슬처럼 일렬로 배열하고 있는 연쇄상 간균도 있습니다. 나선균은 나선형의 세균이며 비브리오 균이 대표적입니다.

 

박테리아는 빠르게 성장하며 환경 변화에 적응하면서 생화학적으로 진화하였습니다. 40억 년 전 것으로 보이는 세균류의 화석을 보면 현재 지구 상에 번성하는 세균들과는 다른 형태학적인 모습을 나타내고 있습니다. 오늘의 세균류가 다양한 작용을 할 수 있는 것이 바로 이런 생화학적 진화 결과라고 볼 수 있습니다. 

 

박테리아의 몸은 일정한 크기로 자라면 둘로 분열되어 각각 독립적으로 성장하게 됩니다. 그때 구균은 평면에서 분열이 일어나 특정적인 단세포 집단을 만들고, 간균과 나선균은 긴축과 직각인 면으로 분열됩니다. 이분법이라고도 불리는데, 하나의 큰 모체가 두 개로 나뉘는 모습을 보고 지어진 이름입니다. 박테리아는 1~3시간마다 한 번씩 분열을 하는 경우도 있고, 짧게는 20분마다 한 번씩 분열하는 박테리아도 있습니다. 박테리아의 생활사는 일반적으로 간단하며 분열에 의한 무성생식이지만 대장균과 소수의 박테리아들은 유성 생식 접합을 합니다.

 

우리는 박테리아의 대사능력을 오래전부터 알고 있어 많은 식품에 사용하였습니다. 치즈나 요구르트, 김치나 장 등이 그 예입니다. 뿐만 아니라 박테리아에 대한 이해가 높아지고 연구가 많이 되면서 생명공학 기술에 적용되고 있습니다. 형질전환, 유전자 복제에 관해 들어보신 분들은 대장균의 번식 능과 DNA plasmid의 이점이 상업적으로 가치가 있는 호르몬, 항생물질, 단백질을 합성하는데 자주 적용되고 있다는 것을 알고 있을 겁니다. 더군다가 혐기성 세균은 쓰레기 더미에서 유기물을 분해하여 비료로 쓰일 수 있게 해주는 친환경 재료가 되기도 하고, 광석에서 금속을 채취하는 과정에서도 박테리아가 이용되어집니다. 

 

눈에 보이지도 않는 조그마한 생명체가 이렇게 많은 일들을 하고 있고 인류의 과학 발전과 삶에도 도움을 주고 있는 것이 신기하지 않나요? 오늘은 박테리아에 대해 살펴보았습니다.

 

그럼, 오늘 하루도 힐링하세요:)