식물 잎 속 세균들의 치열한 화학전…새 항생제 있을까?

항생제 내성은 21세기 의학이 직면한 가장 심각한 문제다. 페니실린같이 효과적인 항생제와 다양한 백신의 개발로 인류를 위협했던 감염병을 정복하는 듯했지만, 세균 역시 항생제에 대응해 내성을 키웠다. 물론 새로운 항생제나 기존의 항생제를 여러 개 사용하는 방법으로 내성균에 대응하고 있지만, 여러 항생제에 내성을 지닌 다제 내성균이 출현하는 등 내성 문제는 갈수록 심각해지고 있다. 따라서 과학자들은 새로운 항생제를 개발하기 위해 자연계에서 후보 물질을 열심히 찾고 있다.

스위스 연방 공과대학(ETH Zurich) 연구팀은 독특한 환경에서 살아가는 세균에서 새로운 항생 물질을 찾아 냈다. 바로 애기장대의 잎사귀 표면에 사는 미생물들이다. 대부분 식물은 혼자가 아니라 많은 미생물과 같이 살아간다. 주로 이들은 뿌리와 토양에 살아가지만, 줄기와 잎에도 여러 세균이 자리를 잡고 살고 있다. 하지만 이 미생물이 서로 사이좋게 지내는 것은 아니다. 특히 잎 표면처럼 협소한 공간에서는 경쟁이 치열하다.

전자 현미경으로 보면 잎 표면도 생각보다 복잡한 지형을 가지고 있는데(사진) 아무래도 뿌리와 주변 토양에 비해 매우 좁고 영양분도 부족하다. 당연히 세균끼리 사이 좋게 지내는 일은 거의 없고 내가 살기 위해 남을 없애야 하는 처절한 경쟁이 벌어진다. 날카로운 이빨이나 발톱이 없는 박테리아들이 서로를 없애는 방법은 일반적으로 화학 물질이다. 연구팀은 애기장대의 잎에서만 무려 200종의 세균 균주를 분리해 700종의 상호 작용을 관찰했다

연구팀은 'Brevibacillus sp. Leaf 182' 균주에서 여러 미생물을 효과적으로 억제하는 마크로브레빈(macrobrevin)이라는 신물질을 확인됐다. 물론 항생 물질이 바로 신약이 되는 것은 아니다. 의료 현장에서 문제가 되는 내성균에 효과적인지, 그리고 인체에 부작용이 심각하지 않은지 검증해야 한다. 결국, 여러 후보 물질 가운데 몇 개만 약물로 개발할 수 있다. 하지만 당연히 좋은 후보가 많을수록 신약개발이 쉬워진다. 앞으로 다양한 환경에서 미생물을 연구해야 하는 이유다.

이 연구 결과는 우리 주변의 평화로운 세상이 미시 세계에서는 다르게 보일 수 있음을 보여준다. 겉보기에는 작고 연약한 식물 잎이라도 그 표면에서는 좁은 지역을 서로 차지하기 위한 화학전이 벌어지고 있다. 물론 이는 선악의 문제가 아니라 단지 자연의 섭리일 뿐이다. 이 원리를 이해하고 연구하면 인간에게 유용한 신물질을 계속해서 찾아낼 수 있을 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com