(읽기 2분 30초)
연구원들이 처음으로 우리의 혀에 있는 미생물 군집 구조를 시각화했다.
방선균(Actinomyces, 放線菌), 로티아(Rothia)와 스트렙토코커스 (Streptococcus)의 세 가지 박테리아 컨소시엄을 구성.
박테리아는 개별 생리학적 요구에 가장 잘 맞는 미세 환경에서 더 빨리 자라.
이 독특한 성장이 특이한 모자이크 구조를 만든다.

우리의 혀에는 무엇이 살고 있을까?
연구원들이 처음으로 우리 입에서 미생물 군집의 구조를 밝혔다.

연구원들이 처음으로 우리의 혀에 있는 미생물 군집 구조를 시각화했다.
그들의 기록에 따르면 박테리아가 절대로 입안에서 무작위로 배열되는 것이 아니다.
복잡한 패턴을 미생물이 형성하는 생물막(biofilm)에서 볼 수 있다.
미생물군은 각각 상이한 요구를 가지고 있고 다른 성장 행동을 나타내기 때문에 모자이크와 같은 정착 구조가 만들어진다.

▲ 여기에 표시된 것처럼 혀의 박테리아 생물막은 놀랍도록 복잡한 구조를 가지고 있다. © Steven Wilbert und Gary Borisy/ The Forsyth Institute

우리 모두는 셀 수없이 많은 박테리아에게 서식처를 제공하고 있다.
이 미생물은 피부, 코, 내장에 정착해 건강에 중요한 역할을 한다. 우리 입에 서식하는 박테리아도 마찬가지다. 우즈 홀(Woods Hole)에 있는 해양생물실험실(Marine Biological Laboratory)의 제시카 마크 웰치(Jessica Mark Welch)는 “혀에는 매우 다양한 미생물이 기생하고 있다. 병원 의사들도 제일 처음에 ‘혀 내밀어 보세요’하며 혀를 관찰한다. 전통적으로 의료 검사관의 첫 번째 참조 지점이기 때문이다.”며 혀의 중요성을 설명했다.

어떤 미생물이 어느 곳에서 번잡하게 돌아다닐까?

구강용 미생물군이 매우 중요함에도 불구하고, 이러한 미생물 군집에 대해 여전히 많은 것들이 어둠에 갇혀있다. 혀 표면의 생물막은 어떻게 생겼을까? 그리고 특정 유형의 박테리아들이 우선적으로 서식하는 곳은 혀의 어느 지점일까? 이러한 질문에 대한 답변이 혀에 있는 미생물 군에 대한 귀중한 정보를 제공한다.

박테리아의 공간 분포는 온도, 습도 또는 타액 분비와 같은 요인들에 대한 특정 종과 이상적인 환경에 좌우된다. 또한 구강 위생은 미생물에 영향을 미친다.
세균의 정착 행동은 서로의 관계에 대해서도 단서를 제공한다. 예를 들어 박테리아는 음식을 공급하거나 억제 물질과 싸우면서 이웃에게 영향을 미치기 때문이다.

“공간을 차지함으로써 다른 미생물을 자신의 서식지에서 멀리 떨어뜨릴 수 있다.
그러나 그들의 표면은 다른 미생물이 스스로 부착할 수 있는 결합 부위 역할도 한다”고 연구원들은 설명했다.

▲ 구강 위생은 미생물에 영향을 미친다.

형광물질로 미생물 착색해 혀를 들여다 보다.

사람 혀의 박테리아 환경을 면밀히 살펴보기 위해 Welch와 그의 팀은 새로운 이미징 방법을 사용했다. 다른 유형의 미생물에 형광 물질이 표시돼 한 눈에 서로 구별 할 수 있게 했다.

과학자들은 21명의 건강한 지원자들의 혀에 있는 미생물 군집을 조사했다.
연구팀은 총 17개의 서로 다른 박테리아 속을 발견했으며, 시험 대상의 80% 이상에서 발견되었다. 결과적으로, 이들 중 일부는 다층 바이오 필름(소위 컨소시엄)으로 구성되었다.

놀랍도록 복잡한 구조

이 박테리아 군집은 놀랍도록 복잡한 구조를 가지고 있었다.
상이한 미생물은 그 안에 균질하게 분포되지 않았다. 대신에, 다른 군의 박테리아가 지배하는 지역에 따라, 명확하게 구별 가능할 정도로 자신들의 영역을 점령했다.
“혀의 박테리아는 우연히 함께 던져진 미생물 덩어리 이상이다. 그들은 우리 몸의 기관과 비슷하다”고 케임브리지의 포시트 연구소(Forsyth Institute)의 공동저자 게리 보리시(Gary Borisy)는 말한다.

구체적으로, 과학자들과 모든 연구 참여자들이 방선균(Actinomyces, 放線菌), 로티아(Rothia)와 스트렙토코커스 (Streptococcus)의 세 가지 박테리아 컨소시엄을 가지고 있음을 발견했다.
방선균의 대표자들은 대부분 중앙 근처에서 들떠 있었고, 로티아 박테리아는 외부의 큰 무리에서 발견되었다. 반면 연쇄상 구균은 컨소시엄의 외부 가장자리에 일종의 얇은 클러스트를 형성했지만 내부의 반점과 정맥 같은 구조도 형성했다.

박테리아 모자이크가 생성돼

결과는 처음으로 전반적인 우리 혀의 박테리아 풍경을 자세히 볼 수 있게 한다.
Borisy 박사는 “이전에 혀의 생물막(바이오 필름)을 보고 다른 박테리아가 어떻게 배열되는지 관찰한 적이 없다.”고 말한다. 이제 이 모습이 어떻게 생겼는지 알 수 있게 됐다.

미생물들의 컨소시엄은 상피 세포의 핵에서 발생하는 것으로 보인다.
박테리아는 먼저 혀 상피에 개별적으로 또는 작은 클러스터에 정착한 다음 번식하기 시작한다. 이 과정에서 서로 다른 박테리아 그룹이 방해를 받고 경쟁 할 수 있다.
박테리아는 개별 생리학적 요구에 가장 잘 맞는 미세 환경에서 더 빨리 자란다.
이 독특한 성장이 독특한 모자이크 구조를 만든 것이다.

다른 미생물 군집과 비교

앞으로 웰치(Welch)와 동료들은 우리 혀의 미생물 군집이 어떻게 조직되고 미생물이 상호 작용하는지를 더 조사할 계획이다. 아직 많은 질문이 열려 있기 때문이다.
치아의 플라크 또는 쥐의 장에서 이미 알려진 패턴과의 유사점과 차이점이 명백해지고 있다.

출처 : Cell Reports, 2020; doi : 10.1016 / j.celrep.2020.02.097

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]