지금, 미생물 만나러 갑니다!
지구를 지키는 가장 작은 생명체와의 마이크로 인터뷰
대한민국 대표 미생물학자가 들려주는 생명과학의 미래
바이러스, 세균, 곰팡이 같은 미생물은 눈으로는 볼 수 없는 아주 작은 존재이다. 하지만 지구 생태계를 좌우하고 우리 삶과 건강에 필수적인 역할을 한다. 우리는 과연 미생물에 대해 얼마나 알고 있을까?
지구 어디에나 존재하는 미생물의 나이는 무려 35억 살이다. 그럼에도 인류는 근대에 이르러 현미경이 발명되고서야 그 존재를 알게 되었다. 따라서 아직 밝혀지지 않은 미생물의 세계는 수많은 오해와 진실을 품고 있다. 『미생물과의 마이크로 인터뷰』는 그 궁금증들을 미생물의 입을 빌려 인터뷰 형식으로 풀어냈다. 미생물이 말하는 미생물은 과연 어떤 존재일까?
오랫동안 미생물에 대해 연구해 온 저자는 청소년들에게 우리 삶과 연결되는 미생물 이야기를 쉽고 재미있게 들려주고 싶어서 이 책을 썼다. 그는 미생물과 관련된 과학 개념에서부터 생태 환경과 산업, 생명과학의 역사와 미래까지 이해하기 쉽게 안내한다. 또한 깊고 뜨거운 심해, 차가운 극지방의 얼음 속, 심지어 산소가 없는 극한 환경에서도 살아가고 우리가 버린 쓰레기를 먹어 치우는 등 독특하고 신비로운 미생물도 소개한다.
『미생물과의 마이크로 인터뷰』는 우리의 일상을 바꾸는 미생물의 세계를 마이크로 단위로 들여다본다. 이를 통해 청소년들은 미생물에 대한 폭넓은 지식을 쌓을 수 있을 뿐만 아니라 미생물이 앞으로 우리 삶에 미칠 영향을 내다볼 수도 있다. 이 책이 들려주는 이야기를 차근차근 따라가다 보면 미생물을 제대로 이해하고, 지구에서 모두가 함께 어울려 건강하게 살아가는 방법을 찾을 수 있을 것이다.
- 미생물이 사람을 치료한다고요?
- 해로운 병원균을 박멸할 순 없나요?
- 빠르게 먹어 치워서 환경오염을 줄여요?
- 해빙으로 고대 바이러스가 깨어날까요?
“미생물의 이야기를 들어 주세요!”
최초의 생물에서부터 전염병, 백신, 산업, 생태까지
인류와 끊임없이 싸워 온 미생물이 전하는 비밀
세상에서 가장 작은 생명체는 무엇일까? 이름에 ‘작을 미(微)’를 쓰는 미생물은 말 그대로 아주 작은 생명체이다. 우리 주변에 있는 수많은 미생물 대부분을 우리는 눈으로 볼 수도, 몸으로 느낄 수도 없다. 하지만 미생물은 인류가 탄생하기 훨씬 이전부터 지구 곳곳에서 생명체의 생존에 핵심적인 역할을 했다. 만약 미생물이 없다면 지구에는 누구도 살아갈 수 없다.
뿐만 아니라 미생물은 우리가 태어나면서부터 지금까지 무엇을 하고 어디에 가든 늘 함께해 왔다. 우리가 세상에 태어날 때 제일 먼저 달려와 맞이하는 것은 미생물이다. 태아는 엄마의 산도를 통과하면서 그곳에 사는 미생물로 샤워를 한다. 이후 주변 환경을 통해 만나는 미생물 집단은 체질 형성에 중요한 역할을 하고, 평생 동안 영향을 미친다.
미생물은 개인뿐만 아니라 인류의 삶과 사회에도 영향을 준다. 우리는 미생물 때문에 크고 작은 변화를 수없이 겪었다. 최근 코로나19로 인해 마스크를 쓰고 생활하는 것이 일상이 되고, 사회적 거리 두기 등으로 생활이 달라진 것처럼 미생물은 많은 부분에서 사회의 모습을 끊임없이 바꾸어 놓았다. 그 과정에서 인간과 미생물은 계속해서 서로 영향을 주고받았고, 오해와 편견도 생겨났다.
『미생물과의 마이크로 인터뷰』에서는 그러한 오해를 풀고 편견을 바로잡고자 미생물들이 비상대책회의를 열었다. 그리고 미생물과의 대화 현장으로 우리를 초대한다. 지속적으로 인간의 삶과 지구 환경에 큰 영향을 미치는 미생물은 과연 어떤 존재일까? 또 앞으로 미생물로 인해 우리 삶은 어떻게 변할까?
『미생물과의 마이크로 인터뷰』는 청소년이 미생물을 통해 미래를 바라보고 과학적 통찰력을 기를 수 있도록 돕는다. 지구 최초의 생명체 루카에서부터 조류 독감이나 코로나19처럼 미생물이 일으키는 감염병과 백신, 미생물이 만드는 생태 환경과 미생물을 활용한 산업, 생명과학의 현주소와 과학 기술의 발달에 이르기까지 미생물과 관련된 다양한 이야기를 살펴본다. 뿐만 아니라 과학 교과서에 나오는 생명과학 관련 내용과 연계하여 청소년들의 학습에 도움을 준다. 이 책이 들려주는 미생물의 이야기에 귀 기울이다 보면 미생물을 제대로 이해하고, 우리가 살아가는 세상과 지구를 새로운 관점으로 바라볼 수 있을 것이다.
프롤로그 : 미생물이 사고 쳤다!
1장 미생물의 이야기를 들어 주세요!
미생물은 왜 전염병을 일으키는 건가요?
해로운 병원균, 미생물을 박멸할 순 없나요?
감염되는 게 도움이 된다고요?
고대 바이러스가 깨어나면 어떤 일이 일어날까요?
미생물은 어디서든 살 수 있나요?
사람과 함께 사는 반려 미생물이라고요?
2장 미생물이 무슨 도움이 되나요?
미생물이 사람을 치료하는 의사가 된다고요?
땅을 살리는 미생물 농부가 있다고요?
빠르게 먹어 치워서 환경오염을 줄여요?
미생물도 먹지 못하는 게 있나요?
작은 미생물이 무슨 힘이 있나요?
우리가 미생물을 먹고 있다고요?
3장 미생물과 함께 살아갈 수 있을가요?
미생물이 없으면 지구에 무엇도 못 산다고요?
인간도 미생물 진화의 산물이라고요?
미생물과 갈등이 생기면 어떻게 싸워야 할까요?
적이 아닌 친구로 지낼 수 있을까요?
공생으로 시너지 효과를 얻을 수 있나요?
미생물, 미래를 열어 주세요!
참고 문헌
참고 사이트
산소를 머금은 공기는 산소 호흡을 하는 생명체가 진화하는 길을 열어 주었습니다. 실제로 화석 증거는 공기에 산소가 상당히 축적되는 시점부터 다양한 생명체가 속속 나타났다는 것을 보여 줍니다.
장장 46억 년에 걸친 지구 역사를 하루(24시간)로 생각하면, 새벽 5시쯤(36억 년 전) 최초 세균이 탄생한 뒤로 밤 9시까지는 미생물만의 세상이었어요. 이때 미생물은 지구가 지금과 같은 푸른 행성이 될 수 있는 기본 환경을 만들어 나갔죠. 덕분에 마지막 3시간 동안 고생대, 중생대, 신생대에 걸쳐 ‘삼엽충 → 어류 → 양서류 → 파충류 → 조류 → 포유류’로 이어지는 생물 진화가 일어날 수 있었다고 자부합니다. 그리고 자정이 되기 30초 전쯤 맨 마지막으로 인류의 직계 조상인 호모 사피엔스(Homo sapiens)가 등장했답니다.
지구의 터줏대감 격인 미생물은 인류는 물론이고 모든 생물이 탄생하는 데 산파 노릇을 했습니다. 그리고 지금까지 그들의 삶을 도우며 함께하고 있죠. 다시 한번 부탁드립니다. 모든 미생물을 해로운 병원균으로 생각하지는 말아 주세요.
_33~34쪽
인간이 첨단 바이오 기술로 만들어 낸 미생물 의사도 있습니다. 일명 ‘스마트 미생물’입니다. 1978년에 사람 인슐린 유전자를 대장균에 넣어 당뇨병 치료용 인슐린을 만드는 데 성공한 이래로 유전공학은 다양한 제품을 연이어 선보이며 바이오 시대를 열었죠. 그리고 21세기에 들어서면서 한층 더 추진력을 얻었습니다. 인간의 유전 정보까지 읽어 낼 수 있는 능력을 보유했으니 이제부터 유전 정보를 설계하고 조립하여 새로운 생명체를 만들어 내자는 목소리가 나온 거죠. 합성생물학(Synthetic Biology)의 등장입니다.
합성생물학자들은 생명체를 컴퓨터 같은 기계처럼 모듈로 나누어 접근해서 체계적으로 이해하려고 시도하고 있습니다. 모듈은 떼어내어 교환하기 쉽도록 설계된 컴퓨터의 각 부분을 말해요. 이렇게 얻은 지식을 바탕으로 원하는 생명체를 설계하고 만들어 내는 연구가 진행 중이죠. 그런 가운데 ‘크리스퍼(CRISPR)’라는 신형 유전자 가위가 개발되면서 바이오 기술은 날개를 달았습니다. 2020년에는 두 명의 여성 과학자 제니퍼 다우드나(Jennifer Doudna)와 에마뉘엘 샤르팡티에(Emmanuelle Charpentier)가 크리스퍼 유전자 가위 작동 원리를 규명한 공로를 인정받아 노벨화학상을 수상하기도 했죠. 크리스퍼 유전자 가위는 스마트 미생물을 포함해 생명체를 맞춤형으로 변형할 수 있다는 발상을 점차 실현해 주고 있습니다.
_83~84쪽
물질이 생물과 환경 사이를 끊임없이 오가야만 지구는 생명력을 유지할 수 있습니다. 이때 물질 순환을 전담하는 게 미생물이에요. 그러니 미생물이 없으면 지구에는 그 무엇도 살 수가 없어요.
1991년 미국에서 ‘바이오스피어(Biosphere) 2’라는 대규모 생태실험을 진행한 적이 있습니다. 애리조나주 사막에 세워진 이 구조물은 약 축구장 2개, 아파트 2층 정도의 넓이와 높이를 뽐내는 거대한 온실입니다. 그 안에 총 7개의 생태 구역(열대우림, 바다, 습지, 사바나 초원, 사막, 농경지, 인간 주거지)을 조성해서 대략 3000종에 달하는 동식물을 입주시켰죠. 그리고 선발된 8명의 자원자가 햇빛을 제외하고는 외부와 완전히 격리된 채로 이곳에서 자급자족 생활을 시작했습니다.
처음 몇 달간은 모든 것이 순조롭게 진행되었어요. 그런데 어느 순간부터 산소량이 감소하고 이산화탄소량이 늘어나기 시작했습니다. 이런 대기 조성의 변화는 급기야 바이오스피어 2의 기후 변화로 이어졌습니다. 생물 멸종이 시작되었고, 거주인을 비롯한 모든 생물학적 삶이 위험에 빠지는 지경에 이르고 말...았죠. 거주인들이 2년간의 사투를 마치고 원래 살던 곳으로 돌아왔을 때, 함께 들어갔던 동식물은 90퍼센트 이상 멸종한 상태였습니다. 도대체 왜 이런 일이 생겼을까요?
_138~139쪽
화이트바이오의 흰색은 공장 굴뚝에서 나오는 검은 연기를 줄일 수 있음을 나타냅니다. 기후 변화, 식량과 연료 부족, 환경 오염, 플라스틱 남용 등이 세계적인 이슈로 떠오르면서 이러한 문제점을 대체할 수 있는 산업으로 화이트바이오가 발전했어요. 화이트바이오의 핵심은 미생물 소재 또는 효소 등을 이용한 바이오 공정 개발입니다. 생물 공정을 거치기 때문에 제품 생산 과정에서 비교적 이산화탄소의 배출이 적고, 바이오매스가 이산화탄소를 흡수하므로 탄소 중립 문제까지 해결할 수 있는 대안으로 거론되죠. 환경 부담을 현저하게 줄일 수 있어 지속 가능 발전에도 크게 기여할 수 있습니다. 우리가 살아가야 하는 터전을 보호하고 지속 가능한 지구를 만들기 위해 앞으로도 화이트바이오 산업의 비중은 점점 더 커질 전망입니다.
우리 미생물은 사람들과 함께 행복한 미래를 열어 갈 준비가 되어 있어요. 남북극의 빙하와 심해 화산의 분화구에서 여러분의 소화관에 이르기까지 미생물은 지구에 존재하는 생물 중 가장 널리 퍼져 있습니다. 게다가 그 종류도 제일 다양하죠. 하지만 이토록 많은 미생물 가운데 인류가 이제껏 분리하고 배양해서 확인한 것은 겨우 1퍼센트 남짓입니다. 자연계에는 아직 접하지 못한 미지의 미생물이 무수히 많다는 뜻입니다.
_189~190쪽
김응빈 [저]
연세대학교 생물학과를 졸업하고, 연세대 대학원에서 미생물학으로 석사학위를 받았다. 미국 럿거스대학교에서 환경미생물학으로 박사학위를 받고, 미국 식품의약국(US FDA)에서 독성 화합물 분해 미생물에 대해 연구했다. 국제 SCI에 미생물 관련 논문을 60여 편 발표했다. 현재 연세대학교 생물학과 교수이자 생명시스템대학장이며, 연세대 미래융합연구원 과학문화연구센터장이기도 하다. 또한 미국 미생물학회(American Society for Microbiology) 학술지 편집위원이자 한국 환경생물학회 부회장으로 활동 중이다. 그는 여러 방송과 온라인 매체 등 학교 밖에서도 대중에게 미생물을 알리는 데 힘을 쏟고 있으며, 생물학과 철학의 접점을 찾는 융합미생물학에 관심이 많다. 2015년에는 최우수 강의교수상(Best Teacher Award)을 수상하기도 했다. 지은 책으로는＜나는 미생물과 산다＞,＜생명은 판도라다＞(2판),＜한눈에 쏙! 생물지도＞,＜위대한 유산＞(공저),＜생명과학, 신에게 도전하다＞(공저),＜핵심생명과학＞(공저),＜멋진 신세계와 판도라의 상자: 현대 과학기술 낯설게 보기＞ 등 다수가 있다. 옮긴 책으로는＜우주: 그림과 사진으로 보는 천문학의 역사＞,＜철학 : 그림과 사진으로 보는 철학의 역사＞,＜토토라 미생물학＞ 등이 있다.
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