세계각국 탐사 경쟁속 우리나라가 세계1위 미생물 발견국

[Science] 미생물은 생명공학·미래 에너지원에 쓰이는 ‘숨은 보물’
미생물은 눈에 보이지 않을 만큼 작고 단순한 단세포 생물에 불과하지만 지구 전체 생물 종의 60%를 차지하며 지구 생태계를 유지하는 데 없어서는 안 될 가장 중요한 생물체다.

최근 미생물은 미래의 가장 중요한 생물자원으로 주목받고 있다.

지난해 말 김상진 한국해양연구원 박사팀이 남태평양 심해 열수구(熱水口)에서 분리한 초고온성 고세균(NA1)을 이용해 바이오 수소 생산 기술을 개발한 것도 미생물이 미래 에너지원까지 사용될 수 있다는 것을 보여준 예다.

최근 세계적인 과학저널 네이처(Nature)지에서도 21세기는 미생물의 시대가 될 것이라는 기사를 게재했다.

앞으로도 유용한 미생물을 발굴하기 위한 연구가 전 세계에서 경쟁적으로 수행될 전망이다.

⊙ 전체종의 1%도 발견 안 돼

미생물은 고부가가치 자원으로서 생명공학 산업에서 없어서는 안 될 핵심적인 소재로 널리 이용되고 있다.

미생물은 여러 가지 생리활성물질 생산 및 각종 물질 분해능력 등 우수한 생리대사능력을 가지고 있어 항생제, 항암제, 효소제, 아미노산, 비타민류 및 핵산관련 물질, 백신, 농약, 동식물 성장 조절물질, 식물 성장 촉진물질, 식품 첨가물, 환경정화제 등의 생산에 널리 이용되고 있다.

미생물 자원은 이같이 막대한 경제적 부가가치를 창출하고 있는데 2000년 기준으로 미생물 제품과 관련된 세계시장 규모는 전체 바이오시장 규모의 약 28%에 해당하는 152억달러로 추정된다.

미생물은 지구상에 존재하는 전 생물종의 약 60%를 차지하고 있지만 현재까지 과학자들이 발견한 미생물 종은 지구상에 존재할 것으로 예상하는 전체 미생물 종의 약 1% 이하에 불과한 것으로 알려져 있다.

예를 들어 가장 대표적 미생물인 세균(박테리아)의 경우 지구상에 350만종이 살고 있을 것으로 예상되나 현재까지 발견된 것은 9000종에 불과하다.

따라서 생물 다양성의 중요성이 갈수록 커지고 있는 시점에서 지구상에 살고 있는 대부분의 발견되지 않은 미생물을 찾아내고 이를 효과적으로 이용하기 위한 연구가 매우 중요하다.

선진국에서는 고부가가치 자원으로 자연계에 존재하는 미지의 미생물자원을 개발하기 위해 활발한 연구가 이뤄지고 있다.

최근에는 예전의 미생물 분리 방법으로는 더 많은 미생물을 발견하기 어렵다고 생각해 새로운 기술과 아이디어를 동원, 그동안 발견하지 못했던 미생물을 찾아내고 또한 산업적으로 이들을 사용하려는 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

새로운 미생물 분리 기술 개발과 함께 깊은 바닷속，화산 지역，남극，북극 등 인간의 손길이 미치지 않았던 곳에서 새로운 미생물을 찾아내려는 노력도 함께 이뤄지고 있다.

⊙ 우리나라가 세계 1위의 미생물 발견국

1980년까지 1791개의 박테리아 종(Species)이 보고된 이후 박테리아 종의 등록이 급격하게 늘어나 현재는 약 9300종이 공식적으로 등록돼 있다.

1990년대 초반에는 연간 100여종이 등록됐으나 최근에는 미생물 분리 및 분석 기술이 급격하게 발전해 2007년에는 596종이 등록됐다.

이런 증가세는 앞으로도 계속 이뤄질 것으로 예상된다.

우리나라의 경우 2000년 초까지만 하더라도 기술력 및 경험 부족으로 새로운 박테리아(세균) 종을 찾아서 국제 학계에 보고하는 데 선진국과 상당한 기술적 격차를 보이고 있었다.

그러나 정부의 지원 아래 본격적인 연구개발이 이뤄져 2003년 이후 국가별 순위에서 2003년 세계 4위，2004년 세계 2위，2005년 이후 3년 연속 세계 1위를 차지하는 등 세계 최고의 미생물 발견 국가로 올라서게 됐다.

2007년에는 전 세계에서 발표된 새로운 세균 종 4개 가운데 1개는 우리나라 과학자들이 발표했으며 관련 분야의 10대 과학자 중 한국 과학자가 7명이나 포함될 정도로 뛰어난 업적을 보여주고 있다.

한국 과학자들이 발표한 새로운 박테리아 중에는 독도에서 발견한 박테리아가 4속 35종이 포함돼 독도를 세계에 알리기도 했으며 새로운 박테리아 이름에 독도,한국，김치，젓갈，갯벌，염전，동해，서해，남해 등의 이름을 붙여 우리나라를 외국에 알리는 데도 기여하고 있다.

⊙ 첨단 생명공학 기술과 함께 발전

최근 자연계 속에 숨어 살고 있는 미생물을 효과적으로 이용하기 위해 그동안 분리해 내거나 발견하지 못했던 미생물이 가지고 있는 유전체(DNA)나 유전자만을 추출해 배양할 수 있는 미생물에 주입하는 방법도 사용되고 있다.

이런 방법을 메타지노믹스(Metagenomic) 연구라 하며 최근 선진국을 중심으로 활발한 연구가 이뤄지고 있다.

이 같은 연구를 통해 지금까지 알려지지 않은 새로운 유전자와 유용한 효소자원 및 생리활성물질을 발견하려는 노력이 지속적으로 이뤄져 왔다.

최근에는 지구의 다양한 생태계로부터 유용한 유전자를 확보하고 거대 생태계를 체계적으로 연구하려는 노력이 계속되고 있다.

메타지노믹스 연구는 지금까지 배양되지 않는 다양한 미생물의 유전자를 포함한 특정 자연환경 전체의 유전자 또는 유전체를 분석할 수 있는 환경 내의 유전적 청사진을 제공하고 있으므로 특정 생태계에 대한 이해를 도울 수 있는 '마이크로바이얼 이코지노믹스(Microbial Eco-genomics)' 연구의 핵심 분야라 할 수 있다.

국내에서도 최근 메타지노믹스 연구가 활발히 이뤄지고 있으며 다양한 연구를 통해 생리활성 물질，효소자원 등의 탐색 연구와 특정 생태계의 군집분석 연구가 진행 중이다.

황경남 한국경제신문 기자 knhwang@hankyung.com

도움말=윤정훈 한국생명공학연구원 선임연구원