미생물 이야기

그닥 새로운 내용이나 눈여겨 볼 만한 이야기는 없다.

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김태종
● 2020년 출간
● 국민대학교 임산생명학과 교수
고려대학교 식품공학과를 졸업했다. KAIST에서 생명공학 석사를, 미국 UC데이비스에서 미생물분자생물학으로 박사 학위를 받았다. 30년 간 한결같이 미생물을 연구하며, 건강하게 사는 방법에 대한 이론을 만들고 있다. 특히 생활에서 떼려야 뗄 수 없는 미생물과의 건강한 공존에 대해 관심이 높다. 우리 몸의 겉과 밖 모두에서 중요한 활동을 하고 있는 미생물을 이해하는 것이 건강의 첫 걸음이라 생각한다. 사람 피부에서 좋은 미생물의 증가를 돕고, 나쁜 미생물은 억제하는 물질인 스킨프리바이오틱스를 개발했으며, 수 많은 특허 성분들을 바탕으로 미생물 관리의 올바른 방법을 제시하고자 노력 중이다.

미생물과 관계 맺기

• 지구상에서 가장 작은 생물

• 미생물도 의사소통을 한다?!

• 지구가 대장균으로 뒤덮여 있지 않은 이유

• 실패는 두렵지 않다

• 변화에 유연하게 대처하는 자세

• 생명의 창시자, 생명체의 조력자
● 미생물은 매우 작은 생물로 주위 환경에 스스로 대처하는 능력에 한계가 있다. 환경의 영향을 크게 받는다는 뜻이다. 그러므로 포유류 같은 생물체와 공생하는 것은 미생물 입장에서는 천국 같은 서식처를 확보하는 셈이다. 온도가 일정하게 유지되고 삼투압이나 여양분도 일정하게 공급받으므로 그저 생장하기만 하면 된다. 이때 숙주에게 해를 입혀서 숙주를 죽이면 확보한 좋은 서식처를 잃게 된다. 미생물 입장에서도 숙주에게 이익을 주고 건강하게 살도록 하면서 기생이 아닌 공생을 하는 것이 바람직하다. 일반적으로 우리와 함께 살아가는 미생물이 질병을 일으키지 않고 숙주인 우리 몸의 건강에 도움을 주는 역할을 하는 것은 이런 이유에서다. 우리와 함께 살고 있는, 우리 몸에 살고 있는 미생물이 건강에 가장 큰 영향력을 행사하는 조력자인 셈이다.

미생물의 역할 찾기

• 태생적인 지구 환경 창시자
● 지구상 산소의 50~85%를 만드는 것은 바닷속 식물성 플랑크톤이다. 식물성 플랑크톤을 세세하게 살펴보면 수많은 종류의 생물을 찾을 수 있으나 이 모든 생물은 결국 미생물로 분류된다.

• 생태계 에너지 공급원
● 공기 중의 질소를 생태계에서 사용할 수 있는 물질로 전환시키는 특별한 능력은 질소 고정 미생물만 갖고 있다. 쉽게 말하면 특정 미생물이 3중 결합을 끊어 질소를 고정한다. 질소는 고정한다는 것은 공기중의 질소를 암모니아로 전환한다는 뜻이다.
● 미생물은 광합성과 분해를 담당하면서 에너지 흐름의 처음과 마지막을 책임지고, 물질의 순환을 가능하게 한다. 일부 미생물은 질소 고정을 통해 생태계가 이용 가능한 질소의 양을 유지해주는 역할도 한다.

• 미생물과 바이러스의 상관관계

• 자기 보호 본능

• 인간에게 미치는 영향력

몸을 나눠 쓰는 존재

• 소화 기관은 미생물의 천국

• 우리는 장내 미생물과 음식물을 가지고 경쟁하나?

• 비만 억제와 질병 예방
● 최근에 새롭게 밝혀지고 있는, 장내 미생물과 비만의 관련성을 설명하는 가설은 단쇄지방산의 역할이다. 단쇄지방산은 우리 몸이 에너지원중 단백질을 태울 때 생긴다. 우리 몸이 단백질을 태우는 것은 모든 영양분을 에너지로 사용한 후 가장 마지막에 일어나는 일이다. 그 때문에 뇌는 단쇄지방산을 감지하면, 우리 몸 전체적으로 지방이나 탄수화물을 빨리 에너지로 사용해야 한다는 신호를 보낸다. 몸에 쌓아두고 비축하는 게 아니라 바로 에너지원으로 써야 한다는 신호를 받으면, 우리 몸은 섭취한 음식물의 영양소를 빠르게 사용한다. 쌓아두지 않고 소비함으로써 우리 몸은 에너지 축적을 막을 수 있다.
실제로 단백질을 태운 게 아님에도 미생물을 생산한 단쇄지방산이 지방 축적을 방해하고, 에너지 소비를 자극하는 신호 물질 역할을 하는 것이다.
● 장내 미생물 구성이 당뇨병에도 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 장내 미생물은 영양 성분을 섭취한 후 지방 대사에 영향을 주는 낙삼연, 아세트산염, 프로피오네이트 같은 단쇄지방산을 생성한다. 이들은 미토콘드리아 기능에 영향을 미쳐 인슐린에 대한 반응성을 개선하는 역할도 한다. 이를 통해 비만을 개선하는 효과도 있다. 우리 몸과 장내 미생물이 오랜 시간 공생 관계를 유지하면서 진화한 결과로 보다 효율적인 상호 작용 방법을 확보한 것이다.
● 장내 미생물은 혈액 내 콜레스테롤과 혈압을 낮춰주기도 한다. 당뇨에 영향을 미치는 것과 비슷한 방식의 대사를 통해 얻는 효과일 것이다. 장내 미생물은 대장암 발생 억제에도 영향을 미친다. 대장균이 분비하는 독소 콜리박틴은 알킬화라는 화학적 변화를 통해 DNA를 변형한다. 이는 대장암을 유발하는데, 정상적인 장내 미생물이 콜리박틴을 생성하는 대장균의 비율을 감소시킨다. 이 밖에도 우리 몸에 유익하지 않은 균들의 생장을 억제하기 위해 장내 공생 미생물들이 과산화수소, 산(젖산), 박테리오신, 바이오계면활성제 등을 생성한다. 소소하게는 부족한 영양 성분의 흡수에도 도움을 준다. 미생물은 유기 물질에서 필요한 영양 성분을 직접 합성할 수 있다. 그 때문에 필수아미노산, 필수지방산, 비타민 등 반드시 공급받아야만 하는 영양물질을 따로 필요로 하지 않는다. 장내 미생물도 비슷하다. 우리가 섭취하는 영양물질이 무엇이든 이를 이용해 스스로 생장에 필요한 성분을 만든다.
● 쉽게 이용할 수 있는 영양 성분은 우리 몸에 단기간에 많은 양의 일처리를 요구해 부담감을 준다.

• 장내 미생물 관리법
● 밀가루는 입자가 연약해서 쉽게 부서진다. 연약한 전분은 소화 과정에서 분해되기 쉽고, 포도당으로 변환하는 속도도 빠르기 때문에 밀가루 섭취를 늘리면 순간적으로 많은 양의 포도당이 몸에 공급된다. 단순한 당을 많이 섭취하면 빠른 장내 미생물 균총의 변화와 대사 장애를 초래한다. 체내에 당도가 순간적으로 높아지면 유익균이 우선적으로 양분을 흡수한다고 해도 남는 영양물질이 생긴다. 이 말은 병원성 미생물도 거의 동시에 영양분을 훕수할 수 있어, 병원성 미생물의 생장에 도움을 주게 된다는 의미다. 이와 반대로 쌀은 구조가 단단하다. 덕분에 분해가 천천히 진행되면서 포도당의 제공도 보다 느리게 이뤄진다. 다수의 유익균이 영양분을 섭취하면서 우선적으로 생장을 진행할 시간적 여유가 주어진다는 의미다. 그만큼 장에서 병원성 미생물이 차지할 자리가 부족해진다. 섭취하는 탄수화물의 종류가 중요한 이유다.
● 장내 미생물의 구성을 가장 크게 변화시키는 영양분은 지방이다. 섭취 양에 따른 미생물의 변화가 가장 분명하게 나타나며, 포화지방산과 불포화지방산의 영향이 완전히 반대 성향을 띤다. 따라서 장내 미생물의 건강을 고려한다면 지방 섭취량을 전체적으로 줄이고, 섭취 시에는 불포화지방산 형태로 하는 것이 좋다.
● 배탈을 일으키는 병원균은 혈액을 통한 면역 체계를 약화시키기 위해 독소를 생산하는 등 다양한 방법으로 소화 기관의 혈액 순환을 방해한다. 이는 외부에서 침투한 병원성 미생물이 좋아하는 온도가 우리의 체온보다 낮기 때문에, 장의 온도를 낮추려는 시도로 볼 수 있다.
● 설사는 장내 미생물의 대량 유실이라는 결과로 이어진다.

• 내 몸의 보호자
● 좋은 미생물의 조건
1. 우리 몸에 피해를 주지 않아야 한다.
2. 우리 몸속에서 위치를 선점해 병원성 미생물의 정착을 방해한다. 항생제 물질 생성. 우리 몸의 면역체계와 연합해 병원성 균을 억제한다.
3. 장내 미생물은 우리 몸에 필요한 필수 영양소를 생산 및 공급하는 역할을 한다.

• 슈퍼박테리아와 치료법

내 몸의 0차 방어선

• 미생물은 장 건강에만 관여하는 것이 아니다
● 장 다음으로 우리 몸에서 많은 미생물이 살고 있는 곳이 피부다. 장이 일정한 온도, 적당한 수분, 지속적인 영양분 공급이 가능해 미생물들의 천국이라면, 피부는 오히려 미생물들의 전쟁터라고 표현하는 것이 어울린다. 외부 환경에 지속적으로 노출되어 있어 언제 어떤 공격을 받을지 알 수 없다.
● 대표적인 피부 유익균이 표피포도상구균이다. 건강한 사람의 피부로부터 표피포도상구균을 분리해 배양한 후 다시 피부에 적용하자 전체적으로 보습력과 지질 함량이 증가했다. 또한 산성도가 낮아져 피부 환경이 건강해진다는 것이 연구를 통해 밝혀졌다.
● 대표적인 피부 유해균으로는 황색포도상구균이 있다. 황색포도상구균은 피부에서 많이 발견되는 균 중 하나뢰, 정상적인 피부에서는 큰 문제를 일으키지 않는다. 그러나 아토피 피부 질환을 가진 경우, 가려움 증상이 나타나는 부위에 유독 황색포도상구균의 수가 많았다. 또한 이 균을 제거하니 아토피 증상이 완화되었다.

• 우리 몸의 겉옷, 피부를 관리하라

• 미생물과 몸의 통로인 피부 보호가 중요하다

• 건강한 습관과 피부 미생물의 연관성

미생물에 대한 올바른 자세

• 왜 점점 병원균이 많아질까?

• 우리가 미생물과 싸우는 방법

• 미생물을 회피하는 우리의 진화
● 특수 물질을 활용해 미생물을 회피하는 방법도 있다. 탄수화물 중에 특이한 당이 있다. 유당, 젖당이라고 불리는 락토스다. 일반적으로 유당은 포유동물의 젖에서 발견할 수 있는데, 갈락토스와 글루코스가 연결된 이당류다. 유당의 특이한 점은 포유류의 젖 외에는 자연계에서 거의 관찰되지 않는 희귀한 당이라는 것이다. 이에 대한 가설은 미생물과 관련이 있다.
포유류가 영양분을 공급할 때 새끼가 가장 이용하기 좋은 형태인 포도당으로 전달해야 하는데, 포도당은 미생물도 선호하는 탄수화물의 형태다. 포유류의 젖은 위생적 관리가 이뤄지지 않으면 많은 수의 미생물이 번식하기 좋은 환경이다. 그 때문에 수유 과정에서 새끼에게 질병을 유발시킬 위험이 있다. 이를 방지하기 위한 방법으로 자연계에 존재하지 않는 탄수화물을 만들어 새끼에게 전달하고, 새끼는 이당류인 유당을 한 개의 효소로 잘라 쉽게 영양분으로 이용할 수 있도록 진화한 것으로 추정된다. 물론 포유류가 유당을 생산한 지 꽤 오랜 시간이 흘렀기 때문에 우리의 장내 미생물을 포함해 포유류와 관련된 미생물들은 유당에 적응했다. 그러나 다른 자연계 미생물들은 여전히 유당을 이용하지 못한다.
● 땀과 함께 분비되는 염분이 미생물의 생장을 억제한다. 젖갈을 만드는 과정을 떠올리면 이해하기 쉽다. 새우나 조개 등을 소금에 절여 서늘한 곳에 오래 보관하면 부패하지 않고, 맛있는 음식이 만들어진다. 이는 소금이 부패균의 생장을 억제하고 발효균의 생장만을 허락하기 때문에 가능한 일이다. 우리 피부에서도 염분은 비슷한 효과를 보인다. 외부에서 오염되는 균은 소금에 의해 생장이 억제되는 반면 우리 피부에 상주하는 균은 이미 오랜 세월에 걸쳐 적응하도록 진화해왔다. 땀을 분비하는 피부가 상주균에게는 최적의 생장 조건을 제공하는 셈이다.

• 상호 작용이 필요하다
● 과학자들은 흔히 "미생물은 상상하는 그 모든 것이 가능한 생물"이라고 말한다. 그만큼 알려지지 않았을 뿐 무궁무진한 가능성을 가진 생명체라는 의미다.