도시에 서식하는 미생물에 대한 조사
기차는 단순히 사람들만을 실어나르는 것은 아니다: 박테리아는 금속으로 된 봉에 좀 더 효과적으로 달라붙어있다. 세계에서 가장 큰 메트로폴리스 (metropolises)들의 더럽고 혼란스러운 곳에서 사람들과 비둘기, 바퀴벌레와 쥐들이 뒤섞여 살 뿐 아니라 박테리아와 바이러스, 균류와 원생생물들이 서식하고 있으며 과학자들은 이들에 관심을 갖고 있다. 미생물들은 모든 곳에 존재한다: 기차, 길거리 그리고 엘리베이터에도 서식하며 공원이나 도서관, 병원, 학교에도 서식한다. 대부분은 무해하며 일부는 친근하지만 아주 소수는 죽음을 일으키기도 한다. 하지만 대부분은 알려지지 않고 있다.
연구자들은 지난 6월 19일에 뉴욕대학과 뉴욕과학아카데미가 주최한 <도시와 미생물 (Microbes in the City)>에서 미개척분야에 침범하는 미생물에 대한 연구결과를 발표했다. 뉴욕시의 보건 및 정신위생부의 의학역학자인 조엘 애켈스버그 (Joel Ackelsberg)는 “우리는 가장 흥미로운 과학적 연구의 초기단계에 있다. 현재 우리는 거의 아는 것이 없다”고 말했다. 연구자들은 이 이상한 풍경에 대한 조사를 수행해야 하는가에 대해서는 확신하지 못하고 있다. 어떤 미생물이 어떤 환경에서 그리고 어디에서 발견되고 양화되고 그리고 추적할 수 있는 다양한 기술이 존재한다. 하지만 연구자들은 이 새로운 접근법들을 이용해서 바이오테러리즘을 감시하고 질병발생을 추적하고 폭풍이나 오염의 영향을 평가할 수 있다고 보고 있다.
다양한 환경에서 수집된 샘플에서는 약 1,000가지 미생물 유전체의 염기서열을 분석할 수 있는 고성능기술을 갖고 있다고 매사추세츠의 하버드 대학 공공보건대학의 컴퓨터 생물학자인 커티스 허텐하우어 (Curtis Huttenhower)는 주장했다. 이것은 매우 흥미로운 데이터지만 그 특이성의 문제에 직면했다. 뉴욕시의 웨일 코넬 의대 (Weill Cornell Medical College)의 컴퓨터 유전학자인 크리스토퍼 메이슨 (Christopher Mason)은 학회에서 뉴욕시의 지하철의 표면에서 어떻게 유전물질을 분석했는가 설명하면서 대부분 무해로운 1,700가지 새로운 종의 미생물 DNA를 발견했다고 보고했다. 하지만 이 유전물질의 약 48%의 정체를 밝히지 못했다. 메이슨은 “이번 발견의 절반 정도는 알려지지 않았다”고 말했다.
현재 전세계 16개 도시의 공공교통에서 발견된 유전물질의 특징을 알아내어 지역주민들이 공유하고 있는 미생물군을 설명하는 것을 목표로 하고 있는 <지하철과 도시 생물군계 메타유전체학 및 메타디자인 이니셔티브 (Metagenomics and Metadesign of Subways and Urban Biomes Initiative, MetaSUB)>가 떠오르고 있다. 폭풍도 그 흔적을 남긴다: 뉴욕시의 사우스 페리역 (South Ferry Station)은 2012년 허리케인 샌디(Sandy)로 인해서 물에 홍수로 인해 침수된 지 몇 달 뒤에 차가운 해양환경과 어류에서 서식하는 박테리아의 DNA가 그때까지 존재하고 있었다. 하지만 지하철에 서식하고 있는 박테리아의 대부분은 무해한 아시네토박터 (Acinetobacter)종과 인간피부와 연관되는 다른 미생물이 대부분이었다.
허텐하우어는 발표를 통해서 유사한 종류의 미생물이 보스턴의 교통체계에 대한 조사에서도 발견되었다고 주장했다. 그는 “모든 것이 피부를 덥고 있다”고 말했다. 그는 기차의 금속봉에 대해서 대부분 사람들은 위생상 문제가 있다고 의심하고 있지만 지하철의 의자나 플라스틱 손잡이보다 박테리아의 미생물군이 훨씬 적다는 점이다. 집에서 미생물군은 그 집에 살고 있는 사람들의 것과 일치한다고 일리노이주의 아르곤 국립실험실(Argonne National Laboratory)의 환경미생물학자인 잭 길버트 (Jack Gilbert)는 말했다. 그의 연구팀은 10개 집에 대한 조사를 통해서 24시간 안에 새로운 미생물이 서식한다는 것을 발견했다.
또한 주변에 살고 있는 쥐에 대한 연구를 수행했다. 뉴욕시에 서식하고 있는 하얀발 생쥐(White footed mice, Peromyscus leucopus)는 농촌에 살고 있는 동일한 쥐보다 위궤양과 세균성 질염을 일으키는 것을 알려진 헬리코박터와 아토포비움 박테리아 (Helicobacter and Atopobium bacteria)가 더 많이 발견되었다. 하지만 진드기는 완전히 없었다고 뉴욕의 알버트 아인스타인 의대 (Albert Einstein College of Medicine)의 생물학자인 아리사 아마잘로소 (Alyssa Ammazzalorso)는 보고했다. 뉴욕시의 쥐들은 몇 가지 박테리아를 갖고 있으며 사람들에게 문제를 일으킬 수 있다고 컬럼비아 대학의 감염 및 면역성 연구센터 (Center for Infection and Immunity)의 이언 리프킨 (Ian Lipkin)은 말했다. 그의 연구팀은 대장균과 클로스트리듐 디피실레 (Clostridium difficile) 그리고 살모넬라균을 발견했으며 치명적으로 인간에게 감염될 수 있는 한타바이러스는 서울의 지하철에서 발견된 바 있다.
뉴욕시의 14개 정수장에서 채취한 하수 샘플은 항생제 저항성 박테리아가 많이 발견되기도 했다고 뉴욕대학의 유전체 및 시스템 생물학센터 (Center for Genomics and Systems Biology)의 유전체학자인 수전 조셉프 (Susan Joseph)와 제인 칼튼 (Jane Carlton)은 주장했다. 인간이 배출해낸 항생제로 인해서 하수는 이상적으로 증식할 수 있는 장소가 되며 저항성이 확산된다고 조셉프는 주장했다. 뉴욕의대의 인간미생물군 프로그램 (Human Microbiome Program)의 디렉터인 마틴 블레이저 (Martin Blaser)는 저항성 미생물군과 그 방어기제는 좀 더 다양해지며 인간과 연관된 미생물의 다양성은 일반적으로 감소하고 있다. 그는 그의 연구팀이 서구사회의 사람들은 아마존 열대림에서 살고 있는 야노마미족 (Yanomami)과 같이 고립된 사람들보다 훨씬 적은 양의 보호성 박테리아를 발견했다. 블레이저는 “우리는 아마도 다양성의 절반 정도를 잃었을지도 모른다. 이러한 미생물 다양성이 얼마나 중요한가를 인식하기 시작했다”고 말했다.
출처: <네이처> 2015년 6월 25일 (Nature 522, 399–400 (25 June 2015) doi:10.1038/522399a)
