분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2007-05-25 09:51:52 , Hit : 6856
 방사선을 먹는 진균 발견

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2007-05-24

과학자들은 오랫동안 "진균은 주로 물질을 분해하는 역할을 하고, 다른 미생물들은 진균이 분해한 물질을 사용한다."고 생각해 왔다. 그러나 미국 Yeshiva University의 알버트아인슈타인 의대의 연구진은 "진균이 식량을 마련하고 증식을 촉진하기 위하여 방사능을 에너지원으로 이용하는 능력을 지녔다."는 놀라운 사실을 발견하였다.

"진균의 세계는 식물이나 동물보다도 많은 종으로 이루어져 있다. 진균이 물질을 분해할 뿐만 아니라 생성하기도 한다면, 이는 지구의 에너지균형(특히 생물학적 에너지로 전환되는 방사성 에너지의 양)을 다시 계산해야 한다는 것을 의미한다."고 연구진은 말했다. 진균이 방사선을 먹는다는 사실은 인간에게도 유용하다. 우주공간에는 이온화방사선(ionizing radiation)이 많으므로, 장기간 우주비행을 하는 우주비행사들은 진균을 무한한 식량공급원으로 사용할 수 있다.

멜라닌은 살아 있는 유기체를 자외선, 이온화방사선, 극한온도로부터 보호해 주는 독특한 생체고분자(biopolymer)이다. 상당수의 진균은 멜라닌 색소를 보유하고 있으며, 방사선을 먹는 진균 역시 멜라닌 색소를 보유하고 있음에 틀림 없다. 녹색식물이 클로로필과 같은 색소를 이용하여 햇빛을 화학에너지로 전환시켜 생존과 성장에 사용하는 것과 마찬가지로, 진균은 멜라닌을 이용하여 전자기파의 특정부분(이온화방사선)을 에너지원으로 사용할 수 있다. 그러나 아직까지 진균이 보유한 멜라닌이 생물학적으로 어떠한 역할을 수행하는지에 대해서는 알려진 것이 없다.

연구진은 5년 전 웹서핑을 하던 중, 체르노빌 원전사고현장에서 돌아온 로봇이 원자로의 벽에서 채취한 멜라닌이 풍부한 검은 색의 진균을 제시하였다는 기사를 읽었다. 연구진은 이 진균이 방사선을 에너지원으로 사용할 지도 모른다고 생각하고 연구에 착수하였다. 연구진은 자신들의 아이디어를 검증하기 위하여 3개의 (유전적으로 다양한) 진균을 대상으로 in vivo 테스트를 실시하였다. 그 결과 연구진은 이온화방사선이 멜라닌을 보유한 진균의 성장을 유의하게 촉진한다는 결과를 얻었다. 예컨대, 연구진이 Cryptococcus neoformans(멜라닌을 생성하도록 유도되었음)과 Wangiella dermatitis(본래 멜라닌을 보유하고 있음)을 정상적 방사선 수준보다 500배나 높은 이온화방사선에 노출한 결과, 두 진균의 성장속도가 모두 유의하게 증가하였다.

연구진은 또한 멜라닌이 방사선을 포획하는 능력을 측정하기 위하여 물리-화학적 연구를 실시하였다. 멜라닌을 이온화방사선에 노출시킨 후 전자스핀공명(ESR: electron spin resonance) 신호를 측정한 결과, 방사선이 멜라닌과 상호작용하여 전자구조를 변화시키는 것으로 확인되었다. (이는 방사선을 포획하여 다양한 형태의 에너지원(식품)으로 전환하기 위한 필수적인 과정이다.) 또한 방사선에 노출된 멜라닌은 그렇지 않은 멜라닌에 비해 NADPH의 환원능력이 4배 증가하였다.

일부 문헌에서는 이미 방사선이 멜라닌을 보유한 미생물의 생장을 증진시킬 수 있음을 간접적으로 입증하는 근거들이 제시되어 왔다. 예컨대 C. cladosporioides는 방사선 입자가 방출되는 방향으로 자라는 성질(radiotropism)을 보이는데, 1986년 체르노빌 사고 이후로 체르노빌 인근에서 널리 자라나고 있다. 최근에는 대양의 해저에 있는 열수구(geothermal vent)에 서식하는 특이한 미생물이 열방사선(thermal radiation)을 포획하여 에너지원으로 사용한다거나, 광산에 서식하는 일부 미생물이 물 속의 방사선 분해물(radiolysis)을 이용한다는 보고서도 발표된 바 있다. 기존의 선행연구와 이번 연구결과를 종합할 때, 멜라닌의 전자기파 포획능력과 현저한 산화-환원능력이 결합하여 멜라닌을 보유한 진균으로 하여금 방사선을 에너지원으로 이용하게 하는 것으로 보인다.

이번 연구는 진균에 대한 인식을 근본적으로 바꾸는 계기가 될 뿐 아니라, 우주인의 식량문제를 해결하고 방사선 누출사고와 같은 문제를 해결할 수 있는 길을 여는 것이다. 보다 근본적으로 이번 연구는 지구의 에너지량을 다시 계산해야 하는 사태를 초래할지도 모른다.

SOURCE: "Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi", PLoS ONE published May 23 in the online.







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