우주에서 보내는 시간은 인간의 신체에 큰 영향을 끼친다. 신진대사와 근골격계, 소화기, 면역 등 신체 건강에 미치는 부정적인 영향 뿐만 아니라 우주여행자의 정신 건강에도 큰 피해를 줄 수 있다.

이는 희망찬 기대를 안고 추진하고 있는 화성 여행과 같은 장거리 우주 임무 수행에 특히 많은 지장을 초래한다.

이탈리아와 독일, 프랑스 연구팀은 오픈 액세스 저널 ‘생리학 프런티어’(Frontiers in Physiology) 8일 자 리뷰 논문에서, 우주여행자들에게 건강한 장내 미생물군(Gut Microbiome)을 유지, 보존토록 하면 우주여행의 혹독함을 이겨낼 수 있을 것이라고 강조했다.

어떤 장내 미생물이 가장 많은 이득을 주는지, 그리고 이 미생물을 활용하는 가장 좋은 방법이 무엇인지를 알아낸다면 화성에 안전하게 도달할 수 있는 열쇠 하나를 확보할 수 있다는 것이다.

장내 미생물군 붕괴돼 건강 문제 유발

인간이 화성 표면 위를 걷기 위해선 장거리 우주비행을 견뎌내야 한다. 지구에서 화성까지의 거리는 약 5632만㎞로, 현재의 로켓 기술로는 가는 데만 6개월이 걸리고 임무를 마치고 돌아오는 데는  3년 정도가 소요될 것으로 예상된다.

장거리 우주 여행에 뒤따르는 우주에서의 긴 시간은 인체에 큰 악영향을 끼칠 가능성이 크고 이는 우주 여행의 걸림돌로 작용할 수 있다.

우주 공간에서 맞닥뜨리는 미세 중력 환경은 근육 소실과 골량 감소를 일으키는 것으로 알려져 있다. 게다가 메스꺼움이 유발돼 음식을 제대로 먹기가 어려울 수 있다. 이 때문에 우주여행자들은 종종 그다지 맛있지도 않은 우주 음식을 먹기 위해 고군분투해야 한다는 것이다.

우주선에서 접하는 변화된 식단은 장내 미생물군을 혼란시켜 건강상의 문제를 유발할 수 있다. 이런 요인들은 영양 실조와 감염 및 염증과 같은 위장관 문제를 일으킬 수 있고, 인간은 인슐린 감수성 감소를 포함한 대사 장애를 경험할 수도 있다.

이와 함께 면역 체계 결함과 정신 질환 및 인지 기능 저하 등도 우주 여행에서 인간이 맞이하는 신체적 위험 중 하나로 지적되기도 한다.

“장내 미생물 기반 영양 대책이 우주여행객 보호”

논문 저자인 이탈리아 볼로냐대의 실비아 투로니(Silvia Turroni) 교수와 독일 본 대학의 마르티나 헤어(Martina Heer) 교수는 장내 미생물군이 우주여행자의 건강에 어떤 영향을 미칠지에 대한 관심이 높아지고 관련 선행 연구가 늘어남에 따라 이번 리뷰 논문 작성에 나섰다.

이들은 리뷰에서 우주 여행 중에 장내 미생물군 붕괴를 시사하는 다양한 연구들에 대해서 논의했다. 일례로 우주비행사들의 장내 미생물군 양상은 같은 임무를 수행하는 과정에서 서로 비슷해졌다. 개인 고유의 장내 미생물군 상태가 변화한 것이다.

또한 장 염증과 관련된 박테리아가 증가하고, 반대로 항염 특성을 가진 박테리아는 감소했다는 보고도 있었다.

투로니 교수는 “장내 미생물군의 변화는 미생물과 인간 숙주 사이의 균형 잡힌 복잡한 관계를 무너뜨리고 인체 시스템의 기능에 잠재적으로 심각한 영향을 미칠 수 있다”고 지적했다.

연구팀은 이 리뷰에서 장내 미생물군을 인위적으로 조절(manipulating)하는 것이 우주비행에서 건강을 유지하는 강력한 방법이 될 수 있음을 보여주었다.

투로니 교수는 “연구 문헌에 따르면 유익균인 프로바이오틱스(Probiotics)와 그 먹이가 되는 프리바이오틱스(Prebiotics)를 기반으로 한 영양 대책이 우주 여행객을 보호할 수 있는 큰 가능성을 지니고 있음을 시시한다”라고 밝혔다.

그러면 이런 미생물 처치에는 어떤 것들이 포함될까? 해답은 간단하다. 장에서 미생물 대사를 촉발시키는 많은 양의 섬유질이 포함된 영양학적으로 균형 잡힌 식사를 하는 것이다.

이와 함께 면역 강화 물질을 분비하는 박테리아 또는 뼈 성장에 필요한 비타민을 합성하는 미생물 보충제 섭취를 비롯한 다른 추가 처치 사항들이 포함될 수 있다.

“장기 우주탐사 목표 목록에 미생물군 안정 유지 포함돼야”

실제로 우주여행자들이 우주에서 직면할 수 있는 여러 특정한 문제로부터 우주여행자들을 보호할 수 있는 매우 다양한 프로바이오틱스와 영양학적 선택사항들이 존재한다.

연구팀은 그럼에도 불구하고 가장 효과적인 처치법을 알아내고, 이를 각 개인별로 가장 잘 활용할 수 있는 방법을 찾아내기 위해서는 아직 많은 작업이 필요하다고 밝혔다.

헤어 교수는 “우주여행자들의 장내 미생물군 안정은 우주 장기 탐사 임무의 주요 목표 중 하나여야 한다”라고 강조하고, “우주 임무의 성공을 보장하기 위해서는 우주여행자들의 위장관에 서식하는 수많은 미생물군을 간과해서는 안되며, 이 미생물군이 균형을 유지토록 해야 한다”라고 조언했다.

미래 화성 탐사의 주요 목표 중 하나는 화성에서 미생물 같은 생명의 흔적을 찾는 것이지만, 이번 리뷰에서는 화성으로 우리를 안전하게 데려가는 것은 바로 우리 인체에서 서식하는 미생물이라는 점을 상기시킨다.