박테리아도 인간처럼 ‘생체시계’ 맞춰 산다

박테리아도 인간처럼 24시간 주기에 맞춰 생활한다는 연구 결과가 나왔다. ttsz/게티이미지뱅크 제공.

박테리아도 ‘생체시계’를 갖고 있는 것으로 나타났다. 이를 미생물공학 등에 활용하면 인간의 건강에도 도움이 될 것으로 기대된다. 

박테리아는 생물의 10%를 차지할 정도로 지구상에 많이 존재한다. 충치, 콜레라, 폐렴 등 질병을 일으키는 것도 박테리아지만, 인간에게 필요한 영양분이나 치료제, 환경을 제공하는 것도 박테리아의 역할이다. 박테리아에 대한 이해도를 높이면 박테리아가 인간에게 보다 유익하게 작용하는 방법을 찾을 수 있다.  

박테리아가 인간처럼 생체시계를 갖고 있다는 새로운 사실은 박테리아에 대한 이해를 높이는 계기가 될 것으로 보인다. 영국 존 이네스 연구소, 독일 뮌헨대, 덴마크공대 공동 연구팀이 5일 ‘사이언스 어드밴스’에 발표한 논문에 의하면 박테리아는 인간처럼 24시간 주기를 자신과 동기화해 생체시계를 유지한다. 

연구팀에 의하면 박테리아는 생각한 것보다 정교하고 복잡한 생활을 한다. 연구팀은 토양에 널리 퍼져있는 박테리아인 '바실러스 서브틸리스'의 유전자 발현을 통해 생체시계를 갖고 있다는 근거를 발견했다. 빛을 생성하는 루시페라아제라는 효소를 삽입하는 기술을 이용한 분석이다.

연구팀은 실험실 환경에서 바실러스의 유전자에 이 효소를 삽입해 유전자 발현이 일어날 때 발광이 일어나도록 했다. 그리고 이를 통해 바실러스가 주변 환경에 맞춰 생체리듬을 조절한다는 점을 확인했다.

복잡한 생명체들과 마찬가지로 박테리아 역시 빛과 온도 등의 조건에 맞춰 자신의 신진대사를 동기화한다는 것이다. 연구팀은 단세포 유기체가 많은 세포를 가진 생물처럼 생체시계를 갖고 있다는 점에 놀라움을 표했다. 

박테리아의 생체시계를 이해한다는 것은 인간의 건강, 식물 및 동물 과학, 미생물의 산업적 활용 등에 보다 다양한 기회가 생긴다는 의미다. 가령 병원성 박테리아의 성장을 억제하거나 사멸하는 항생제를 사용할 때 하루 중 어떠한 시간대에 사용해야 가장 큰 효과를 얻을 수 있을지 정보를 얻을 수 있다.

토양 박테리아의 생체시계에 대한 이해가 높아지면 작물 보호에 도움이 되는 방법, 식물의 영양분을 강화하는 방법, 유익한 토양 박테리아를 양육하는 방법 등도 찾을 수 있다. 

프랑스 생화학자인 자크 모노는 “대장균에게 진실인 것은 코끼리에게도 진실이다”라고 말했다. 모든 생물에게 보편적인 규칙이 적용된다는 의미인데, 이번 연구를 통해 생체시계도 박테리아에서 인간에게까지 적용된다는 점이 확인됐다.

유기체는 빛, 온도 등 24시간 환경 변화에 맞춰 자신에게 보다 유리한 생리 작용 및 신진대사가 일어나도록 생체시계를 유지한다. 인간의 생체시계 교란은 질병 발생과 연관을 보인다는 점에서 박테리아의 생체시계 연구 또한 유해균을 없애거나 유익균을 늘리는 방안 등을 찾는 데 도움이 될 것으로 전망된다. 

[문세영 기자 moon09@donga.com]