[와우! 과학] 전기 통하는 박테리아가 있다?

보통 박테리아라고 하면 병원균이나 매우 단순한 생물체를 생각하기 마련이지만, 사실 편견을 걷어내고 보면 박테리아야말로 지구를 대표하는 생물체라고 할 수 있다.

도저히 생물체가 살 수 없을 것 같은 극한 환경을 포함해 지구 생물권의 모든 장소에 수많은 박테리아가 번성하고 있다. 그리고 이들 가운데는 매우 특이한 화학물질을 만들거나 생리 반응을 보이는 것들이 있어 과학자들의 중요한 연구 대상이 된다. 학문적 호기심은 물론 신약이나 신물질 개발에 결정적인 단서를 제공하기 때문이다.

미국 매사추세츠 대학 드렉 로블리(Derek Lovley) 박사와 그의 연구팀은 지난 수십 년간 전기가 통하는 독특한 섬유를 만드는 박테리아인 지오박터(Geobactor)를 연구해왔다. 이 박테리아의 표면에는 작은 섬모가 나 있는데, 놀랍게도 전기가 통하는 전도성 필라멘트(electrically conducting microfilament)로 구성되어 있다. 전선처럼 전기가 통하는 섬모를 통해 주변 환경을 감지하고 물질을 교환하는 것이다.

이 전도성 섬모는 필린(pilin)이라는 작은 단백질로 구성되어 있는데, 방향족 아미노산(aromatic amino acids)으로 구성된 서브 유닛이 금속 성분 없이도 전류를 잘 통하게 만든다. 이 단백질 미세 필라멘트의 지름은 3~10nm에 불과해 아주 미세한 유기물 전자 회로를 만드는데 사용될 수 있다.

연구팀은 다양한 미생물에서 비슷한 구조물이 있는지를 조사했고 그 결과 생각보다 많은 종류의 박테리아가 이런 전도성 섬모를 지니고 있다는 사실이 밝혀졌다. 연구팀은 이 전도성 섬모 단백질의 응용 가능성이 크다고 보고 있다. 비록 금속 전선만큼 전류가 잘 흐르지 않더라도 인체에 무해하고 생분해되는 단백질이라는 점이 큰 장점이다.

예를 들어 삼키는 형태의 센서에 이 단백질을 사용하면 전기가 통하면서도 인체에 무해할 뿐 아니라 쉽게 분해되어 사라지는 진단 장치를 개발할 수 있다. 일회용으로 쓰고 버리는 저렴한 전자 기기에 사용하면 쉽게 분해되기 때문에 환경에 미치는 영향도 적다.

전기가 통하는 생체 물질은 박테리아가 가진 여러 가지 재주 가운데 한 가지 사례에 불과하다. 과학자들은 다양한 능력을 지닌 박테리아를 연구해 인류에게 더 유용한 물질을 발견하거나 혹은 질병을 치료할 단서를 얻고 있다. 앞으로도 박테리아의 도움을 받는 사례가 계속해서 늘어날 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com