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- 다양한 공공, 민간 건물, 지하철, 보트 선착장, 홍콩 주민의 피부에서 738개 샘플 수집
- 도시의 미생물은 자신에게 해로운 물질인 소독제를 식품으로 사용하기도 한다.
- 어떤 경우에는 도시 미생물이 우리와 건강 증진 공생을 맺을 수도 있어
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일부 미생물은 소독제를 스스로 먹는다.
도시 세균은 특이한 방식으로 주변 환경에 적응한다.

무의미한 청소?
우리 도시의 미생물은 인간이 만든 환경의 부족한 자원에 완벽하게 적응했을 뿐만 아니라 실제로 자신에게 해로운 물질인 소독제를 식품으로 사용하기도 한다. 생물학자들은 홍콩의 샘플에서 알코올과 세척용 화학물질에 내성이 있고 그 성분을 식품으로 대사하는 박테리아를 발견했다. 연구팀은 또한 이전에 알려지지 않은 수백 종의 이국적인 박테리아 종을 발견했다. 이것은 우리의 건강에 어떤 의미가 있을까? 

▲ 박테리아는 도시 환경과 인간에 서식하는 미생물군집의 미생물 다양성 중에서 선택한다. 왼쪽 상단부터 시계 방향으로: 연쇄상 구균; 새균; 다양한 미생물로 구성된 인체의 미생물 생물막; 말라세지아 로포필리스(Malassezia lopophilis). © Tom Schmidt; A. Earl, Broad Institute/MIT; J.H, CDC; Bildkomposition: Jonathan Bailey, National Human Genome Research Institute, NIH

코로나 팬데믹 이후 소독제 사용이 늘었다. 우리는 세척 및 세척 제품을 사용해 박테리아, 바이러스, 고세균 및 곰팡이와 같은 미생물이 존재할 가능성이 없는 멸균 환경을 만들기 위해 노력한다. 그러나 미생물은 변화가 가능한 생물이며 환경과 해독제에 적응할 수 있다. 이는 특히 많은 박테리아의 항생제 내성 증가로 입증된다.

그러면 소독제에 대한 미생물 반응은 어떠할까? “우리가 청소 제품을 사용하면 미생물이 제거되지 않도록 적응해야 하는 미생물에 선택적인 압력을 가하는 독특한 환경이 조성된다. 그러나 미생물이 건축된 환경에서 적응하고 생존하는 메커니즘은 제대로 이해되지 않고 있다"고 중국 Xi'an Jiaotong-Liverpool University(XJTLU)의 Xinzhao Tong은 설명했다.

대도시에는 어떤 미생물이 살고 있나요?

Tong이 이끄는 팀은 이제 홍콩의 도시 환경을 사용하여 미생물이 우리의 광기 어린 청소에 어떻게 반응하는지 정확하게 조사했다. 자연과 달리 미생물은 일반적으로 그곳에서 어려움을 겪는다. “건물이 많은 지역은 미생물이 생존하는 데 필요한 전통적인 영양분과 필수 자원이 부족하다. 따라서 이러한 구축 환경에는 고유한 미생물군집이 있다”고 Tong은 설명했다.

최근 우리의 청소 행동이 미생물에 어떤 선택 압력을 가했는지 알아보기 위해 생물학자들은 다양한 공공 및 민간 건물, 지하철, 보트 선착장, 홍콩 주민의 피부에서 738개의 샘플을 수집했다. 그런 다음 그들은 그 안에 포함된 미생물의 게놈 서열을 분석하고 그들의 유전적 구성을 비교했다.

도시 환경에 유전적으로 적응됨

이 샘플에서 팀은 860종의 서로 다른 미생물(거의 대부분이 박테리아)을 발견했다. 여기에는 Micrococcus luteus 및 Cutibacterium 여드름과 같은 널리 퍼진 종뿐만 아니라 이전에 알려지지 않았던 373종의 균주도 포함되었다. Tong과 그녀의 동료들은 "지하철 공기 미생물군집에는 가장 많은 종의 종이 포함되어 있었고, 부두 표면 미생물군집은 가장 다양하고 균일했으며, 피부 미생물군집은 가장 다양하지 않고 가장 고르지 않았다"고 보고했다.

게놈 분석 결과 이들 미생물 중 일부는 보호 및 방어 물질을 생산하고 인공 제품을 대사할 수 있는 효소 유전자를 갖고 있는 것으로 나타났다. 이는 그들이 저수익 도시 재료를 탄소, 질소 및 에너지 공급원, 즉 음식으로 사용할 수도 있음을 의미한다. 인간의 피부는 무엇보다도 지방과 아미노산의 공급원 역할을 한다. 

사료 공급업체로서의 소독제
놀라운 점은 우리의 청소 제품도 분명히 도시 미생물 사료에 속한다는 것이다. 이는 무엇보다도 이전에 남극 대륙에서만 알려졌던 내산성 박테리아의 예를 통해 알 수 있으며, 연구팀은 이를 손바닥에서 발견했다. “이 에레미오박테로타(Eremiobacterota) 계통의 게놈은 세척 제품에 포함된 암모늄 이온을 대사할 수 있게 해준다. 이 균주에는 또한 기존 소독제에 포함된 잔류 알코올을 분해하는 알코올 및 알데히드 탈수소효소에 대한 유전자가 있다”고 Tong은 보고했다.

생물학자들은 미생물이 이미 도시 환경에서 사용할 수 있는 특정 식품과 실제로 유해한 물질에 유전적으로 적응했다고 결론지었다. Tong은 “제한된 자원을 활용하고 소독제 및 금속과 같은 제조 제품에 대한 내성이 향상된 능력을 갖춘 미생물이 저항성이 없는 종을 대체하고 있다”고 말했다. 따라서 적응된 박테리아는 진화적 이점을 가지며 확산될 가능성이 더 높다.

인간과 미생물의 건강한 공존

저항성 세균이 질병을 일으키는 경우에만 이는 우리 인간에게 위험하다. 항상 그런 것은 아니지만 일부 박테리아는 특히 병원에서 직원과 환자에게 심각한 문제가 될 수 있다. 따라서 Tong과 그녀의 동료들은 적응된 도시 미생물 중 어떤 것이 병원에서 발견되는지, 그리고 그 중 얼마나 많은 미생물이 소독제에 내성이 있는지 더 자세히 조사하기 위해 후속 연구를 수행하기를 원한다.

장기적으로는 비병원성 미생물만 존재하는 건강한 도시 환경을 조성하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 어떤 경우에는 도시 미생물이 우리와 건강 증진 공생을 맺을 수도 있다. 예를 들어 연구자들은 인간 피부에서 카로티노이드와 유비퀴논의 생합성을 위한 유전자를 포함하는 파테시박테리아(Patescibacteria) 그룹의 균주를 발견했다.

“이러한 항산화 화합물은 인간에게 필수적이다. 우리는 일반적으로 식단을 통해 특히 카로티노이드를 섭취한다”고 Tong은 설명했다. 피부 박테리아가 이러한 물질을 생산한다는 사실은 그들과 그들의 숙주인 우리 사이의 가능한 상호 공생 관계를 암시한다.
(Microbiome, 2024; doi: 10.1186/s40168-024-01926-6)
출처: Xi’an Jiaotong-Liverpool University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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