미생물 ()
내용 요약
미생물은 아주 작아 육안으로 관찰할 수 없는 생물이다. 대체로 단세포이거나 다세포라 할지라도 세포 간의 형태적·기능적 분화가 되어 있지 않아 단세포로도 독립적으로 살아갈 수 있는 생물을 말한다. 인류에게 유용한 미생물로는 해조류나 버섯 등과 같이 식용이나 약용으로 이용되는 것, 산업에 이용되는 것, 농업에 이용되는 것 등으로 구분된다. 미생물에는 자연에 존재하는 식품이나 용품을 변질 또는 부패시키거나 동식물에 기생하여 병을 일으켜 해를 끼치는 것이 많다. 홍역·AIDS·뇌염·백혈병·간염·소아마비 등과 같이 인류에게 심각한 질병을 일으키기도 한다.
정의
아주 작아 육안으로 관찰할 수 없는 생물.
내용
미생물은 대체로 주1이거나 주2라 할지라도 세포 간의 형태적 · 기능적 분화가 되어 있지 않아 단세포로도 독립적으로 살아갈 수 있는 생물을 말한다. 미생물에는 원생동물, 조류(藻類), 곰팡이류와 같이 핵막으로 둘러 싸인 핵을 가지고 있는 세포로 된 진핵생물(眞核生物, 주3과 진정 세균(眞正細菌, 주4 · 원시 세균(原始細菌, 주5과 같이 핵막이 없어 핵이 구별되지 않는 세포로 된 원핵생물(原核生物, 주6 및 유전 물질은 가지고 있으나 번역 장치가 없고 대사 기능이 없어 세포로 보기 어려운 바이러스(virus)와 주7 등이 이에 속한다.
미생물은 35억년 전에 탄생하여 지구 환경 변화에 잘 적응하며 진화하여 온 까닭에 지구의 모든 환경, 예컨대 55℃∼110℃의 고온환경에는 고온성 미생물(thermophile)이, 20℃∼45℃인 환경에서는 중온성 미생물(mesophile)이, 15℃∼10℃의 환경에는 저온성 미생물(psychrophile)이 살고 있다. 그리고 소금의 농도가 3%∼36%나 되는 고염분 농도에는 호염성 미생물(halophile)이, 높은 당농도에서는 호삼투성 미생물(好渗透性微生物, osmophile)이, 건조한 곳에는 내건성 미생물(耐乾性微生物, xerophile)이 살고 있다.
산성환경에는 호산성 미생물(acidophile)이, 중성 환경에서는 중성 미생물(neutrophile)이, 알카리 환경에서는 호알카리성 미생물(alkalephile)이, 공기가 있는 환경에는 호기성 미생물(aerobe)이살고 있다. 공기가 없는 환경에는 혐기성 미생물(嫌氣性微生物, anaerobe)이 살고 있다. 이 혐기성 미생물에는 산소를 이용하지 않지만 산소에 내성이 있는 내기성 혐기성 미생물(耐氣性嫌氣性微生物, aerotolerant anaerobe)과 산소에 의하여 사멸되는 절대 혐기성(obigate or strict anaerobe)으로 구분된다.
미생물은 이용하는 에너지원에 따라 구분하기도 한다. 즉, 주8을 에너지원으로 사용하는 종속 영양 미생물(從屬營養微生物, heterotroph)과 유기물을 에너지로 이용하지 않는 독립 영양 미생물(獨立營養微生物, autotroph)로 크게 나누기도 한다. 독립 영양 미생물 가운데에는 황 · 철 · 수소 · 암모니아 등과 같은 주9에서 에너지를 얻는 무기 영양 미생물(lithotroph)과 빛에서 에너지를 얻는 광합성 미생물(phototroph)이 있으며, 광합성 미생물에는 산소를 발생하는 산소 발생 광합성 미생물(oxygenic phototroph)과 산소를 발생하지 않는 무산소 광합성 미생물(anoxygenic phototroph)이 있다.
이외에 미생물에는 다른 생물, 즉 주10의 세포 내 또는 외부에 살면서 상호 이익을 얻는 상리 공생하는 것도 있고, 한쪽만이 이익을 얻는 편리 공생하는 것이 있다. 편리 공생을 하는 미생물 가운데에는 숙주에게 치명적인 해를 끼치는 것이 있는데 이것을 병원성 미생물(pathogen)이라고 한다.
인류에게 유용한 미생물로는 크게 식용과 약용으로 이용되는 것, 산업에 이용되는 것, 농업에 이용되는 것 등으로 구분된다. 미생물체가 식용으로 사용되는 것으로는 미역 · 다시마 · 톳 · 김 · 우뭇가사리 · 파래 · 청각 등의 조류와 주11 · 송이버섯 · 목이버섯 · 느타리버섯 · 표고버섯 · 양송이 · 알버섯 · 싸리버섯 등의 균류가 있고 가축의 사료로는 효모 · 클로렐라(Chlorella) · 세네데스무스(Scenedesmus)가 이용되고 있다. 약용으로 미생물 자체가 이용되는 미생물로는 곤포 · 해인초 · 운지버섯 · 영지버섯 · 저령(猪苓) · 복령(茯苓) · 주12 등을 들 수 있다.
미생물을 이용하는 중요한 산업으로 식품 · 의약 · 농업 · 화학 그리고 환경보전 등이 있다. 식품산업에서는 빵을 만들 때에는 효모를, 누룩이나 메주를 만들 때에는 효모 · 누룩곰팡이(Aspergillus) · 털곰팡이(Mucor) · 거미줄곰팡이(Rizopus) 등의 미생물을 직접 접종하여 만드는 것이 있고, 감자나 전분 제조시 펙틴질을 제거하거나 쥬스를 맑게 하기 위하여 사용하는 펙티나제(pectinase), 그리고 포도당을 과당으로 만드는 데 사용되는 포도당 이성화효소(glucoisomerase) 등과 같은 미생물이 생산하는 효소를 이용하는 것과 알콜 · 구연산 · 식초산 · 젖산 · 아미노산 · 식품의 겔화제로 사용되는 다당류 등과 같은 미생물의 대사 산물을 이용하는 것들이 있다.
의약산업으로는 페니실린을 포함한 각종 항생물질과 디아스타아제 · 아밀라아제 · 프로테아제 · 리파아제 등의 소화효소제, 스트렙토키나아제(streptokinase) · 콜라제나아제(cholagenase) 등의 창상이나 화상치유제, 스테로이계 호르몬제, 비타민제 등의 미생물의 주13을 생산하고 있고, 인슐린(insulin) · 성장호르몬 · 항바이러스 및 항암제인 인터페론(interferon) · 식균백혈구를 유인하는 림포카인(lymphokine) · 신경활성펩티드(neuroactive peptide) 등이 있다.
그리고 혈액응고인자 · 응혈을 녹이는 조직플라스미겐 활성제(tissue-plasminogen activator) · 여러 가지 백신이나 질병의 진단 혹은 치료용으로 이용되는 단클론항체(monoclonal antibody) · 유전병을 치료하기 위한 재조합 유전자인 DNA 등과 같이 유전자 조작 기술을 이용하여 생산하는 제품들이 있다. 현재에는 성인병과 암을 치료할 수 있는 약품을 탐색하여 개발하는 연구가 이루어지고 있다.
또는 각종 산업에 이용되는 물질 즉, 세척제나 유연제 및 시멘트 양생제로 쓰이는 글루콘산(gluconic acid), 햇빛차단제로 디히드록시아세톤(dihydroxy acetone), 세제에 첨가되는 프로테아제 · 리파아제와 제지에 사용되는 펙티나아제 · 리그니나제(ligninase) 등의 효소와 고분자 화합물을 분자량에 따라 분리하는 데 사용되는 덱스트란(dextran) 등이 있다. 환경 산업에서는 각종 폐기물과 폐수를 정화하기 위하여 미생물을 사용하고 있으며, 특히 오늘날에는 난분해성 물질을 분해할 수 있는 미생물을 유전자 조작기술로 육종하여 이용하고 있다.
농업에서는 질소 고정 능력이 있는 리조비움(Rhizobium)과 브라디리조비움(Bradyrhizobium)을 콩과식물에 접종하거나 나비유충이나 모기유충과 같은 해충을 구제하는 바실루스(Bacillus)와 같은 세균과 각종 바이러스나 곰팡이들이 개발되었다. 또한 벼의 주14을 일으키는 곰팡이가 생산하는 지베렐린(gibberellin) 같은 식물 생장 호르몬을 생산하여 농업에 이용하고 있다. 아그로 박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefasiens)에 함유된 T1 플라스미드를 다른 식물의 특정 유전자를 운반하는 유전자운반체로 사용하여 식물 육종도 시도하고 있다.
미생물에는 자연에 존재하는 식품이나 용품을 변질 또는 부패시키거나 동식물에 기생하여 병을 일으켜 해를 끼치는 것이 대단히 많다. 특히 버섯류는 산림이나 목재를 주15 시켜 막대한 경제적 손실을 가져오기도 한다. 인류에게 중요한 질병을 일으키는 미생물은 다음과 같다. 바이러스에 의하여 일어나는 질병으로는 홍역 · AIDS · 뇌염 · 백혈병 · 간염 · 소아마비 등을 들 수 있다.
균류에 의한 질병을 총체적으로 진균증(眞菌症 mycosis)이라고 하며, 이것은 표재성 진균증(表在性眞菌症) · 피하성 진균증(皮下性眞菌症) · 심재성 진균증(沈在性眞菌症)으로 크게 구분된다. 표재성진균증은 몸의 표면에 곰팡이가 자라서 생기는 병으로, 백선증(白癬症)과 칸디다(Candida)라는 효모의 일종이 입이나 점막에서 자라 생기는 칸디다증(candidosis)라는 병이 이에 속한다.
피하성진균증은 스포로트릭스(Sporothrix)의 일종이 상처를 통하여 몸속으로 들어와 일어나는 스포로트리쿰증(sporothrichosis)이 이에 속한다. 히스토플라스마(Histoplasma)에 의하여 발병되는 히스토플라스마증(histoplasmosis)과 브라스토미세스(Blastomyces)로 신체 각부에 발병되는 분아균증(分芽菌症) 등은 심재성진균증에 해당한다. 아메바성 이질 · 지아르디아증(giardiasis) · 성병의 일종인 트리코모나스증(trichomoniasis) · 아프리카 수면병 · 말라리아 등은 원생동물에 의한 질병이다.
이상의 질병은 미생물이 숙주에 침입하여 일어나는 병이며, 이 외에도 미생물이 생산하는 독소나 미생물 자체 내에 지니고 있는 독에 의하여 병이 일어나거나 치명적인 해를 당하기도 한다. 균류에 의하여 생산하는 독소를 진균 독소(mycotoxin)라고 하며, 그 중독에 의한 일반적인 증상은 구역질 · 구토 · 설사 등이나 주16 · 발열 · 경련 · 환각 · 과민성 알레르기 반응을 일으키는 경우도 있고 심하면 혼수상태에 빠지거나 사망하기도 한다.
진균독소 중 아플라톡신(aflatoxin) · 사이클로클로로틴(cyclocheorotin) · 아마니틴(amanitin) · 팔로톡신(phallotoxin) · 루테오스키린(luteoskyrin) · 오크라톡신(ochratoxin) · 스테리그마토시스틴(sterigmatocystin) 등은 간세포의 주17 · 간염 · 간암을 일으키며, 아풀라톡신 · 아마니틴 · 오크라톡신은 신장 독소로도 작용한다. 시트레오비리딘(citreoviridin) · 무스카린(musarine) · 이보텐산(ibotenic acid) · 슬라프라민(slaframine) · 트레모르겐(tremorgen) 등은 신경독이며, 세포독으로는 트리코데신(trichothecin) · 시토칼라신(cytochalasin) 등을 들 수 있고, 환각을 일으키는 것으로는 실로신(psilocin) · 실로시빈(psilocybin) 등이 있다.
주석
집필자