사람의 몸 안에는 박테리아와 바이러스, 그리고 각종 곰팡이류의 생태계가 조성돼 있다.

이를 마이크로바이옴(microbiome)이라고 하는데 미생물(microbe)과 생태계(biome)를 합성한 용어로 우리 몸에 사는 미생물과 유전정보를 일컫는 말이다.

인체 마이크로바이옴의 수는 순수한 인체의 세포수보다 두 배 이상 많고 유전자 수는 100배 이상 많다. 또한 인체에 유익한 균과 유해한 균의 생성 원리와 질병 간의 연관성 등을 분석할 수 있어 신약 개발 및 불치병 치료에 폭넓게 활용되고 있다.

북극 국제종자저장고와 유사한 형태

‘제2의 게놈’ 또는 ‘제2의 뇌’로 불린 만큼 그 중요성이 부각되고 있는 중이다.

마이크로바이옴의 존재가 알려진 것은 1676년 네덜란드의 미생물학자이면서 현미경 제작자인 안토니 판 레이우엔훅(Antonie van Leeuwenhoek)이 구강 미생물군집을 발견하면서부터다.

그러나 본격적인 연구가 시작된 것은 20세기 후반이다.

1977년부터 1980년까지 리보좀(rRNA)과 DNA 시퀀싱, PCR(중합효소 연쇄반응) 등이 개발되면서 마이크로바이옴 연구가 본격화하기 시작했고, 2000년대 들어 미생물 DNA를 시퀀싱하는 기술이 첨단화하면서 마이크로바이옴 연구가 꽃을 피우고 있다.

알지 못했던 새로운 사실들도 속속 밝혀지고 있다.

특히 치매, 파킨슨, 조현병, 우울증, 자폐증 등 난치병에 영향을 미치고 있다는 최근 연구 결과들은 마이크로바이옴의 폭넓은 활용 가능성을 예측케 하고 있다.

좋지 않은 소식도 들려오고 있다. 항생제(antibiotics), 가공식품(processed foods), 제왕절개 수술, 과도한 식이요법 등을 통해 마이크로바이옴이 멸종하고 있다는 것. 최근 과학자들을 고민케 하는 대목이다.

이런 상황에서 미국, 영국, 스웨덴, 스위스, 노르웨이, 홍콩 등의 과학자들이 참여하는 다국적 연구팀이 멸종 위기에 있는 마이크로바이옴을 장기간 보존할 수 있는 이른바 ‘노아의 방주(Noah’s Ark)를 만들고 있어 주목을 받고 있다.

12일 ‘사이언스 뉴스’에 따르면 이 아이디어는 재해 등을 우려해 북극 노르웨이령 스발바르제도(Svalbard Is.)에 설치한 국제 식물종자 저장시설 스발바르 국제종자저장고(Svalbard Global Seed Vault)를 참조하고 있다.

사람들이 모르는 사이에 멸종하고 있는 마이크로바이옴을 보존하기 위해 사람들의 발길이 닫기 힘든 곳에 ‘미생물 저장고(Microbiota Vault)’를 만들자는 것. 각국 정부, 제약사, 연구소 등과 협의를 통해 실무 협의를 진행 중이다.

“다양성 파괴 시 인류 건강에 위기 올 수도”

과학자들은 최근 마이크로바이옴의 멸종사태를 심각하게 보고 있다.

특히 항생제 남용, 제왕절개 수술, 저섬유질 식이요법 등을 통해 인체 건강에 유익한 마이크로바이옴이 사라지고 있다고 보고 있다.

프로젝트에 참여하고 있는 미국 럿거스 대학교(Rutgers University)의 미생물학자 글로리아 도밍게즈-벨로(Maria Gloria Dominguez-Bello) 교수는 “도시화가 가속화하면서 인체 건강 유지를 위해 중요한 역할을 하고 있는 마이크로바이옴이 사라지고 있다.”고 말했다.

벨로 교수는 “지금과 같은 상태로 마이크로바이옴의 다양성이 줄어들 경우 인체에서 발생하는 만성질환이 늘어나고, 인류 건강이 위협받은 심각한 사태를 불러올 수 있다.”며, ‘미생물 저장고’의 중요성을 강조했다.

‘미생물 저장고’ 프로젝트는 순수한 기초과학 차원의 비영리 프로젝트다.

향후 세계적인 차원에서 연구자를 육성하는 일을 비롯해 마이크로바이옴 저장소를 세계 전역으로 확대할 계획을 담고 있다. 그동안 프로젝트를 확대하기 위해 많은 과학자들과 협의를 진행하던 중 코로나19 팬데믹 사태가 발생하면서 계획이 지연되고 있는 중이다.

그러나 다국적 연구팀은 사이트 ‘microbiotavault.org’를 통해 마이크로바이옴 다양성의 위기 상황을 세계 전역에 고지하고 있다.

세계적인 미생물 생태학자인 그녀는 베네수엘라, 볼리비아, 페루, 브라질 등 남미 국가에서 연구를 진행하며, 급격한 도시화에 따른 삶의 패턴 변화로 인해 마이크로바이옴의 다양성이 급격히 파괴되고 있다는 사실을 발견한 바 있다.

2017년 8월에는 ‘사이언스’ 지에 발표된 논문 ‘Seasonal cycling in the gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers of Tanzania’에서는 도시화가 진전된 사회일수록 마이크로바이옴의 다양성이 줄어든다는 연구 결과를 발표하고 있다.

주목을 받은 대목은 미국인의 마이크로바이옴 다양성이 중남미 원주민과 비교해 절반 수준이라는 내용이다.

이 논문은 학계로부터 큰 주목을 받게 되고, 도밍게즈-벨로 교수는 2018년 8월 ‘사이언스’ 지에 ‘Preserving microbial diversity’란 제하의 논문을 통해 마이크로바이옴을 저장하는 일을 세계 전역으로 확대해야 한다는 연구 결과를 발표했다.

논문은 그동안 이루어진 다양한 실험 결과를 제시하며 국제종자저장고와 유사한 시설에서 마이크로바이옴의 냉동보존이 가능하다고 주장하고 있다. 미생물을 위한 현대판 ‘노아의 방주’의 가능성을 말해주는 대목이다.