'미생물 생존'은 어떻게 이뤄지나…실시간 관찰법 개발됐다

빛·열 이용한 관찰방법으로 미생물 간 신호전달 확인

한국연구재단은 15일 김경호 교수(충북대)와 박홍규 교수(고려대), 보치 티안(Bozhi Tian·시카고대) 국제공동연구팀이 빛과 열을 이용해 미생물의 집단행동을 순간적으로 정밀하게 관찰하는 방법을 개발했다고 밝혔다. (한국연구재단 제공) 2020.02.15/뉴스1

(서울=뉴스1) 조소영 기자 = 미생물은 홀로 부유하기도 하지만 때론 여러 미생물이 특정 표면에 모여 군집을 이루기도 한다. 영양부족이나 급격한 온도변화, 물리적 자극 등 외부 환경변화에 대응하기 위한 것인데 이러한 미생물의 집단행동을 실시간으로 관찰할 수 있는 방법이 개발됐다.

이로써 미생물의 환경 적응성과 생존에 대한 이해가 한층 더 높아질 수 있을 것이란 전망이다.

15일 한국연구재단은 김경호 교수(충북대)와 박홍규 교수(고려대), 보치 티안(Bozhi Tian·시카고대) 국제공동연구팀이 빛과 열을 이용해 미생물의 집단행동을 순간적으로 정밀하게 관찰하는 방법을 개발했다고 밝혔다.

기존에는 미생물 군집 전체를 대상으로 한 기계적 자극 또는 화학물질 첨가 후, 늦게는 수시간 뒤 나타나는 대세적 변화에 대한 정보만 확인할 수 있었다.

연구팀은 이에 자극에 따른 미생물들의 행동변화를 즉각 포착하기 위한 방안으로 군집 중 특정 미생물(특정 부위)에만 정밀하게 열 자극을 가해 형광을 통해 실시간으로 관찰하는 방법을 고안해냈다.

제작이 용이한 생체적합성 소재인 실리콘을 이용해 레이저 빛에 의해 순간적으로 열을 낼 수 있는 나노구조체를 제작한 것이다.

연구팀은 레이저로 실리콘 나노선에 순간적으로 열을 발생시키면 열이 나는 나노선 주변으로 박테리아가 군집을 이루는 것을 관찰했다.

또 처음 열 자극을 받은 박테리아를 중심으로 동심원 모양의 칼슘이온 파동이 발생하며 이 파동이 26마이크로미터 거리에 있는 이웃한 박테리아에까지 전파되는 것을 확인했다.

칼슘이온은 세포의 증식과 분화, 생존을 위한 다양한 생물리학적 반응에서 중요한 매개체로 작용한다고 알려져 있다.

연구팀은 아울러 디스크(원형) 형태의 실리콘 구조체에서도 열 자극이 신호가 돼 군집이 형성되고 서로 간 신호(칼슘이온 파동)를 주고받는 점을 확인했다.

또 열 전달 시뮬레이션을 통해 공간적인 급격한 온도변화가 박테리아 군집 내 칼슘이온 파동 발생의 원인임을 확인했다.

이처럼 살아있는 미생물 집단을 빠르고 정밀하게 관찰할 수 있는 방안이 제시되면서 미생물의 환경적응성에 대한 이해를 높이는 계기가 될 것이란 관측이다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(신진연구·리더연구) 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 14일 게재됐다.
cho11757@news1.kr

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