미생물의 다양성

 

생물은 극한의 환경에서도 생존할 수 있을 만큼 쉽게 죽지 않는다. 액체 상태의 물이 있는 거의 모든 곳에서 살아 있는 세포들이 발견된다. 적절한 온도, pH 그리고 습도는 생물체마다 다르다.

 

어떤 세포들은 -20℃ (얼지 않는 소금물)에서도 자랄 수 있지만, 어떤 것들은 120℃ (높은 압력 상태로 끓지 않는 물)에서도 자랄 수 있다. 낮은 온도 (20℃ 이하)에서 잘 자라는 세포들을 저온성 미생물 (psychrophiles), 20~50℃ 사이가 최적온도인 것들을 중온성 미생물 (mesophiles), 그리고 50℃보다 높은 온도에서 잘 자라는 것들을 호열성 미생물 (thermophiles) 부른다.

 

많은 미생물이 중성에서 많이 벗어난 최적 pH를 가진다. 어떤 것은 1~2의 낮은 pH를 선호하는 반면, 어떤 미생물들은 pH 9와 높은 온도에서 잘 자란다.

 

대부분의 생물은 높은 수분활성도 (water activity)하에서만 자랄 수 있지만, 어떤 생물은 습기가 거의 없는 딱딱한 고체 표면이나 염 농도가 높은 곳에서 자라기도 한다.

 

어떤 생물들은 생장과 대사에 산소를 요구하는데, 그러한 생물체들을 호기성(a erobic)이라 한다. 산소에 의해 생장이 억제되어 혐기성(anaerobic) 조건에서만 자라는 것들도 있다. 어떤 생물체들은 호기성과 혐기성 조건에서 모두 자랄 수 있게 그 대사 경로를 바꿀 수 있다. 그러한 것들을 통성혐기성(facultative) 이라 한다.

 

종종 일부 미생물들은 섭취할 영양소가 거의 없는 환경에서 자랄 수 있다. 일부 시아노박테리아 [cyanobacteria, 전에는 남조류(blue-green algae)라 불렀다]는 단지 약간의 습기와 용해된 무기물만 있는 환경에서도 자란다. 이러한 박테리아는 광합성을 할 수 있어 대기중의 CO2를 생명을 유지하는 데 필요한 유기화합물로 바꿀 수 있다. 또한 대기중의 질소를 암모니아로 전환하여 생물체의 필수적인 기초물질들을 만들 수 있다. 이러한 생물들은 영양이 결핍된 환경에서 생물이 최초로 정착하는 데 생태학적으로 중요한 역할을 수행한다.

 

극한 환경에서 채취한 이러한 극한 미생물들(extremophiles)은 유용한 화학제품이나 의약품을 만들어 내는 공정에서 중요하다. 미생물들은 자연 순환을 유지하는 데 핵심적인 역할을 담당하고 있다. 저품위 광석으로부터 금속을 회수하거나 석탄이나 다른 연료의 탈황에 이용된다. 생물체가 지구상의 거의 모든 환경에서 생존하고 증식할 수 있는 능력을 갖춘다는 것은 매우 유용한 특성의 하나이다.

 

생물체들은 다양한 서식지에서 자랄 뿐만 아니라 그 크기와 모양도 다양하다. 구형, 원통형, 타원형, 나선형, 그리고 부정형(pleomorphic)의 세포들이 존재한다. 이러한 박테리아의 모양을 나타낼 때 다음과 같은 용어가 사용된다. 구형과 타원형인 것은 구균(coccus : 복수형은 cocci), 원통형인 것은 간균(rod) 또는 (bacillus : 복수형은 bacilli), 나선형을 띠는 것은 나선균[(spirillum (복수형은 spirilla)]이라 부른다. 어떤 미생물은 그들이 처해 있는 환경에 따라 모양을 바꿀 수 있다.

 

생물은 가장 극한의 환경에서도 발견되며 모양, 크기, 대사 능력에 있어서 놀라 울 정도로 정렬된 진화를 해 왔다. 이렇듯 놀라운 다양성은 공학자에게 잠재적 수단을 제공해 준다. 우리는 이러한 수단들을 이용할 수 있는 방법을 이제 겨우 배우기 시작하였다.