-80℃ 동면 4년 뒤 깨어난 곰팡이…비밀 캘 수 있을까 [ESC]

식물학자S의 열두달 식물일기 신비한 균류
난초곰팡이 컬렉션 대이동 난제
실온 성장 안 보고 냉동고 보관 뒤
대조군 없는 실험의 예상밖 소득

미국 스미스소니언 환경연구센터에서 발견되는 싸리버섯류(White Coral Fungi). 신혜우 제공

식물 채집을 하면서 만난 다양한 버섯은 늘 호기심을 불러일으켰다. 학부 때 일반생물학 수업에서 곰팡이를 공부하긴 했으나 기초적인 내용이었고, 아쉽게도 내가 다닌 대학에는 균학 수업이 없었다. 박사후연구원이 되어서야 지금의 연구소에 와서 곰팡이를 연구하게 되니 매번 신기하고 놀라운 것투성이다. 6년 전 처음 실험실에 도착했을 땐 곰팡이에 대한 지식이 너무 부족했다. 실험실의 자랑인 난초 곰팡이 은행을 보고도 그게 은행인지 알지 못했을 정도다. 은행은 표본실과 비슷하게 특정 생물 시료를 모은 컬렉션을 얘기한다. 예전 실험실에는 디엔에이(DNA) 은행이 있었고 몇 번 종자 은행을 방문한 적이 있어서 곰팡이 은행도 비슷한 형태일 거라 예상했다. 디엔에이는 살아 있는 생물이 아니기 때문에 액체 상태로 작은 튜브에 담겨 영하 80도의 극저온에 보관되어 있다. 종자 은행은 씨앗이 싹을 틔우지 않게 휴면을 유도하면서도 냉해를 입지 않도록 최저 영하 20도의 온도에 보관한다. 그래서 막연히 우리 실험실의 곰팡이도 냉동고에 있으리라 생각했다.

상온 보관 땐 먹이 공급 필수

나는 난초 곰팡이들이 상온의 실험실 캐비닛에 보관된 걸 보고 깜짝 놀랐다. 디엔에이나 씨앗과 달리 곰팡이는 성장하고 있기에 우리는 그것들이 죽지 않고 끊임없이 먹고 자랄 수 있도록 도와주어야 한다. 각 용기에는 맛있는 젤리 같은 영양 배지가 있고 그 위에 솜털 같은 곰팡이가 피어있다. 이 컬렉션을 유지하기 위해서는 몇 가지 어려움이 있다. 가장 큰 문제는 6개월, 늦어도 1, 2년마다 새로운 영양 배지가 있는 용기로 곰팡이를 옮겨주는 일이다. 곰팡이가 영양분을 다 먹을 때쯤 굶어 죽지 않도록 하는 것이다. 각 용기에는 단 한 종류의 곰팡이만 자라고 있으며 완전하게 밀봉되어 있다. 이것을 그냥 연다면 공기 중에 돌아다니는 수많은 다른 곰팡이와 박테리아가 침범할 것이다. 이들로부터 곰팡이가 오염되지 않도록 하면서 새로운 용기로 옮기는 작업은 꽤 까다롭다. 게다가 많은 컬렉션을 옮겨야 하니 시간도 오래 소요되고 다량의 새로운 영양 배지와 용기를 구매하는 비용도 발생한다. 무엇보다 그것을 옮길 숙련된 노동력이 필요하다. 이런 문제를 안고 있지만 ‘곰팡이 대이동’은 필수적으로 수행해야 할 실험실의 연례행사다.

연구소에 처음 도착했을 때 곰팡이 은행 관리와 실험을 총괄하던 연구원이 막 퇴직한 상태였다. 인력이 부족한 상황이라 선임연구관님은 내게 은행의 곰팡이들을 새로운 용기로 옮기는 작업을 해 줄 수 있냐고 물으셨다. 나는 새로운 분야를 배우러 온 터라 모든 실험과 분석을 배우고 단련하고 싶어서 흔쾌히 수락했다. 매일 아침 9시부터 저녁 6시까지 실험을 진행했다. 실험 전 모든 실험 용기를 고온, 고압으로 소독하고, 알코올로 내 손과 팔, 실험을 수행하는 후드도 소독했다. 알코올램프로 핀셋과 실험용 숟가락을 불로 가열해 소독해가면서 곰팡이가 오염되지 않도록 최선을 다했다. 그러나 매번 완전히 확신할 수는 없었다. 나는 곰팡이를 다루는 실험이 처음이었고 곰팡이나 박테리아로 인한 오염은 당장 눈에 보이지 않아 확인할 길이 없었기 때문이다. 게다가 기존 곰팡이 용기를 열 때는 그것마저 오염되지 않을까 걱정했다. 실험실에 중요한 일인데 위험 부담이 너무 크다고 느꼈고 이 곰팡이 은행의 문제가 해결되어야 한다고 절실히 느꼈다.

냉장실 혹은 냉동실에 곰팡이를 장기간 보관하는 사례들이 보고되어 있다. 적정한 낮은 온도로 곰팡이가 죽지 않으면서도 매우 느린 속도로 성장하게 해 오랜 시간 보관하는 방법이다. 그 방법은 글리세롤, 플라스틱 빨대, 펄라이트, 숯, 특수하게 제작된 작은 구슬 등 다양하다. 선임연구관님들은 오랫동안 은행의 문제를 해결하길 원하셨고 이론적으로는 이런 해결 방법들을 알고 계셨다. 그러나 늘 우리 실험실에는 우선으로 수행해야 할 다른 실험과 프로젝트가 밀려들다 보니 실험이 거의 시도되지 않았다. 단 두 명의 인턴이 2017년과 2020년에 소수의 곰팡이로 실험했다.

놀라운 소식…흥미로운 힌트 남길 것

첫 번째 인턴이 몇 개의 곰팡이를 대상으로 기초적인 시도를 하였고 그것에 힌트를 얻어 두 번째 인턴이 방법과 곰팡이 수를 늘려 실험했다. 두 번째 인턴의 실험은 퇴직한 연구원의 도움으로 꽤 잘 계획된 실험이었다. 그런데 이 인턴은 석사 과정 입학을 위해 서둘러 실험실을 떠나는 상황에서 실험을 진행하였고, 실온에서 곰팡이가 충분히 자라는 걸 기다리지 못하고 곰팡이를 영하 80도의 냉동고에 넣어버렸다. 곰팡이를 냉동고로 보내기 전에 실온에서도 자라는지 확인해야 했다. 왜냐하면 해동 후에도 자라지 않을 때 그것이 냉동 때문인지 아닌지 확인한 길이 없기 때문이다. 대조군이 없는 실험인 셈이다. 빨리 자라는 곰팡이는 실온에서 자랐고 일부는 자라지 않은 채로 영하 80도의 냉동고에 보관되었다. 그리고 그것은 어느새 잊혔다.

나는 한국으로 돌아가기 전 우리 실험실의 숙원을 풀고 싶었다. 그래서 두 번째 인턴이 곰팡이를 냉동고에 넣은 후 4년이 지난 올해 냉동고를 열어보게 되었다. 곰팡이를 해동한 후 실온의 영양 배지에 옮기고 관찰했다. 곰팡이 종에 따라 3일, 일주일, 혹은 한 달 뒤에 문제없이 자라났다. 물론 전혀 자라지 않는 곰팡이도 다수였지만 4년 동안 영하 80도에 있어도 난초 곰팡이가 살아있다는 건 놀랍고 기쁜 소식이었다. 나는 당장 실험실 사람들에게 알렸다. 이 결과를 기반으로 현재 대규모 실험을 계획하고 있다. 마침 최근에 인도네시아에서 온 방문과학자에게서 이 실험과 관련된 중요한 경험을 듣게 되었다. 나는 1년, 3년, 5년 뒤에도 실험실로 돌아와 곰팡이를 확인할 계획이다. 만약 내가 예상치 못한 장애물과 결과를 만나서 이 문제를 결국 해결하지 못하더라도 분명 흥미로운 힌트를 남길 것이다. 그리고 누군가 이어서 발전시킬 것이다. 완전한 결론에 다다르기까지 모든 과학이 그렇게 축적되어 온 것처럼.

※연재를 마칩니다. 그동안 애정을 가지고 함께해 주신 필자와 독자 여러분께 감사드립니다.

글·사진 신혜우 식물분류학자

미국 스미스소니언에서 식물을 연구하고 있다. ‘식물학자의 노트‘, ‘이웃집 식물상담소’를 쓰고 그렸다.