박테리아 - 위대한 생명의 조력자 -

▣ 출판사서평

“박테리아를 좋아하십니까?” 이 질문에 고개를 끄덕일 사람이 몇이나 될까? 대부분은 인상을 찌푸리며 고개를 내저을 것이다. 장티푸스, 콜레라, 결핵 같은 질병을 떠올리기 때문이다. 그렇다면 다음과 같은 질문들은 어떠한가?

- 뚱뚱한 사람과 날씬한 사람은 장 속에 사는 박테리아가 다르다?
- 우리가 상대에게 호감을 느끼는 건 박테리아가 만드는 향 때문이다?
- DNA로도 못 잡는 범인, 박테리아로 잡을 수 있다?
- 에이즈를 비롯한 신약 개발의 미래, 박테리아에 달려 있다?

이 모든 질문에 저자는 “그렇다”고 답한다. 이뿐만이 아니다. 박테리아는 지구 곳곳에서 막중한 임무를 수행하고 있다. 그들은 바다 깊은 곳에서 유황과 탄소의 분배에 관여하고, 대기에서는 구름이 형성되는 데 영향을 끼친다. 폐수를 정화하고, 유기물질을 분해하는 건 물론, 맛있는 치즈나 식초를 만드는 것도 그들의 몫이다.
무엇보다 지구의 모든 생명체는, 태어난 순간부터 죽을 때까지 박테리아와 긴밀한 공생관계를 이어나간다! 인체에도 수많은 박테리아가 살고 있는데, 이들은 음식물을 소화시키고, 면역체계를 구축하는 등 실로 다양한 역할을 수행하고 있다.
이토록 중요한 박테리아에게 우리는 큰 실수를 저질러왔다. 오직 질병과 관련된 병원체 연구에만 집중한 것이다. 이제 과학자들은 ‘질병과 죽음’이 아니라 ‘건강과 협력’의 관점에서 박테리아를 연구하고 있다.
이 책은 최근의 연구로 밝혀진 박테리아의 새로운 면모들을 소개하고 있다. 박테리아가 어떻게 식물의 광합성을 돕고 영리하게 동물을 조종하는지, 우리의 건강은 물론, 식성과 취향에 어떤 영향을 끼치는지, 다양한 사례를 읽다 보면 저도 모르게 탄성을 내지르게 된다.
최근의 연구로 한 가지 사실은 명백해졌다. 인간을 비롯하여, 그 어떤 생물도 미생물 없이는 살아갈 수 없다는 것이다. 이것이 바로 우리가 이 책을 읽어야 하는 이유이다!

‘박테리아는 나쁘다’라는 편견이 가져온 비극
‘박테리아’ 하면 무엇이 떠오르는가? 대부분의 사람들은 끔찍한 질병을 떠올릴 것이다. 물론 이렇게 느낄 만한 이유는 충분하다. 수많은 과학자들이 그동안 페스트, 장티푸스, 콜레라, 디프테리아, 매독, 결핵 등을 일으키는 박테리아와 치열하게 싸워왔기 때문이다.
우리는 페니실린, 인슐린을 비롯한 각종 백신들을 개발한 뒤에야 비로소 안도의 한숨을 내쉴 수 있게 되었다. 나아가 박테리아를 박멸하기 위해 병원에서 사용하는 소독제로 집안을 청소하고, 염소로 채소를 씻어냈다.
그러자 곧 새로운 질병들이 생겨나 우리를 괴롭히기 시작했는데, 이런 신종 질병은 기존의 질병보다 파악하거나 다루기가 훨씬 더 어려웠다. 여기에는 비만, 당뇨병, 천식, 각종 알레르기, 아토피성 습진, 자폐증 등이 포함된다. 대체 무슨 일이 벌어진 걸까?

박테리아 없이는 그 어떤 생명체도 살아갈 수 없다!
먼저 박테리아에 대한 오해를 떨칠 필요가 있다. 박테리아는 지구 어디에든 존재하는데, 그중에는 당연히 인간의 신체도 포함된다. 그렇다면 우리 피부와 몸속에는 얼마만큼의 박테리아가 서식하고 있을까? 놀라지 마시길. 우리 피부에만 전 세계 인구에 상응하는 몇 십 억 개의 박테리아가 서식하고 있으며, 내부에 살고 있는 박테리아까지 더하면 그 수는 무려 100조 개에 이른다!
이들 인체 박테리아는 각자의 위치에서 다양한 활동을 펼치며 숙주인 인간과 긴밀한 관계를 유지하고 있다. 이러한 공생관계는 인류가 탄생한 때부터 줄곧 이어진 것이며, 인간을 비롯한 지구상 모든 생물은 박테리아의 도움 없이는 살아갈 수 없다.
박테리아는 식물과 동물, 인간이 생존해나가는 데 없어서는 안 될 존재로, 기본적인 생명 활동에 중요한 역할을 한다. 그들은 식물의 광합성을 돕고 뿌리에 질소를 고정하며, 동물의 성장을 돕고 짝짓기에 관여한다. 인간의 몸속에서는 다양한 음식물을 소화시키고, 신경계의 기본 기능에 관여하며, 면역체계를 조율한다.

착한 박테리아 VS 나쁜 박테리아
이 책은 박테리아의 다양한 모습을 담는 데 주력한다. 인간의 장내 박테리아를 예로 들어보자. 숙주가 섭취한 음식물의 소화를 돕거나 병원균과 기생충으로부터 숙주를 보호하는 착한 박테리아가 있는 반면, 독소를 분비하여 염증, 질환, 우울증 등을 일으켜서 숙주가 자신이 원하는 음식물을 섭취하도록 유도하거나 비만을 조장하는 나쁜 박테리아도 있다.
그렇다면 착한 박테리아와 나쁜 박테리아를 선택할 권한이 우리에게 있을까? 혹은 그저 운명에 자신을 맡길 수밖에 없는 걸까? 이에 대해 한마디로 잘라 말하기는 어렵다. 숙주에 따라 박테리아의 영향력이 다르게 나타나기 때문이다. 하지만 우리는 적어도 다양한 방식으로 착한 박테리아를 가질 기회를 얻을 수 있다.

우리가 스스로 초래한 비극, 제왕절개술
이와 관련하여 저자는 자연분만과 최근 늘어나고 있는 제왕절개술에 대해 이야기한다. 분만 방식에 따라 갓난아기가 얻을 수 있는 박테리아가 다르기 때문이다. 자연분만을 통해 태어난 아기는 엄마의 질을 통과하는 과정에서, 그곳에 사는 박테리아를 얻게 된다. 이 박테리아는 오랜 시간 인간과 공생해온 착한 박테리아로, 신진대사 프로그램을 구성하고 면역체계를 갖추는 데 긍정적인 영향을 미친다.
반면 제왕절개술로 태어난 아이는 수술에 참여한 사람들의 피부로부터 낯선 박테리아를 얻게 된다. 이런 박테리아는 갓난아기의 면역체계에 나쁜 영향을 끼쳐 각종 질환의 발병 위험을 높일 수 있다.
최근의 연구 논문들은 제왕절개술로 태어난 사람이 자연분만으로 태어난 사람보다 알레르기, 천식, 제1형 당뇨병, 지방과다증, 만성 내장염, 글루텐 과민성 장질환을 앓을 확률이 더 높다는 사실을 밝혀냈다.
과연 산모들이 이 모든 사실을 알고 스스로 분만 방식을 택했을까? 박테리아가 우리의 중요한 공생 파트너라는 사실을 아는 이가 얼마나 될까?

바뀐 식습관과 항생제가 만들어낸 풍경
자, 다시 처음의 이야기로 돌아가 보자. 얼마 전까지만 해도 과학자들은 박테리아와 전쟁을 치러왔다. 이 과정에서 다양한 항생제가 개발되고, 무분별하게 처방되었다. 뿐만 아니라 우리는 박테리아를 박멸하기 위해 일상 곳곳에서 다양한 살균제와 소독제를 사용했다. 이와 관련하여 저자는 다음과 같이 말한다.
“오늘날, 아이들은 과거라면 사망에 이르렀을 질병을 인슐린의 도움으로 극복합니다. 대신 아주 어린아이들도 당뇨병을 앓고 있죠.”
저자는 최근에 생겨난 만성 질병들이 대부분 면역체계의 발달 장애와 관련이 있다고 주장한다. 그렇다면 우리의 면역체계는 어떻게 구성되는 걸까? 바로 숙주와 숙주의 내장에 사는 미생물의 협업으로 완성된다!
항생제를 사용할 경우, 우리의 내장에는 크고 작은 변화가 일어나는데, 장기적으로는 장 안에 있는 박테리아 종의 구성이 변한다. 이 과정에서 비주류였던 박테리아 종이 주류가 되기도 하는데, 만약 이 박테리아가 나쁜 박테리아일 경우, 우리는 또다시 이를 물리칠 신약을 개발해야 한다. 그래서 과학자들은 무분별한 항생제 남용을 멈추라고 경고한다.
게다가 바뀐 우리의 식습관도 문제가 되고 있다. 여러 번의 가공을 거친 서구의 고열량/고당분 식품을 섭취할 경우, 오랜 세월 우리와 함께 하면서 다양한 영양분을 소화하던 착한 박테리아는 줄어들고, 대신 고열량/고당분 음식을 선호하는 박테리아들이 그 자리를 차지하게 된다. 실제로 세계 곳곳에서 이런 일이 벌어지고 있는데, 그 결과 비만과 지방과다증에 시달리는 이들이 급속도로 늘고 있다.

전쟁이 끝나고, 공생의 시대가 열리다
박테리아의 중요성을 알게 된 과학자들은 이제 다른 관점으로 이들을 바라보기 시작했다. 그리고 우리의 인체가 마치 자연의 생태계와 유사하다는 사실을 깨달았다.
외래종이 새로운 곳에 정착하려 할 때, 살충제나 제초제를 뿌리는 건 임시방편에 불과하며, 토착종인 동식물에게도 악영향을 미칠 수 있다. 반면 줄곧 균형을 유지해온 생태계는 자체적인 재생 능력을 가지고 있으며, 이런 외래종에게 쉽게 자리를 내주지 않는다.
우리의 건강 역시 이와 유사한 관점으로 바라봐야 한다. 우리의 몸은 다양한 미생물이 조화를 이루며 살아가는 공간이다. 따라서 “숙주인 내가 어떻게 미생물인 너희를 떼어버리거나 파괴할 수 있을까?”라는 고민 대신 “어떻게 하면 우리가 함께 살아갈 수 있을까?”를 고민하고 그 답을 찾아야 한다. 이러한 공동 진화는 인류가 탄생한 후 지금까지 이어져오고 있으며, 앞으로도 계속될 것이다.

박테리아가 안겨줄 새로운 미래
최근의 연구를 통해 밝혀진 박테리아의 면모는 실로 놀랍다. 과학자들은 카리브 해에 사는 해양생물의 몸에서 발견한 물질로 에이즈 치료에 사용되는 항바이러스성 아지도티미딘을 개발했다. 이 물질은 해면동물 내부에 사는 박테리아가 만든 것이었다.
또한 모기의 세포 속에 침투해 사는 월바키아 박테리아가 뎅기열 바이러스의 전염성을 낮춘다는 연구 결과가 최근 브라질과 호주에서 실질적인 성과를 거뒀다. 이는 독성이 강하고 환경에 해로운 살충제나 유전공학적 방법과는 다른 해법으로, 생물학적 통제를 위한 새로운 길을 제시한 셈이다. 2016년에는 월바키아 박테리아가 지카바이러스의 수를 줄이고 전염력을 없앤다는 연구 결과가 나와 사람들의 이목을 끌고 있다.
새로운 연료를 찾아내는 데도 박테리아가 해답을 줄 수 있다. 흰개미의 몸속에 사는 박테리아는 나무의 섬유소를 분해하여 에너지원으로 바꾸는데, 만약 이 물질의 정체를 알아낸다면 석유 보유량이 점점 고갈되어 가는 이 시대에, 나무 폐기물을 에너지 생산의 원재료로 사용할 수 있을 것이다.

▣ 작가 소개

저자 : 베른하르트 케겔
1953년 베를린에서 태어나 베를린 자유대학에서 화학과 생물학을 공부한 후, 생태학 전문가로 활동하고 있다. 1993년부터 대중을 위해 쉽고 유익한 과학 교양서를 다수 출간하였으며, 대학 강의도 병행하고 있다. 독일에서 수여하는 다양한 저널상을 수상했으며, 현재는 전문 작가이자 과학 저널리스트로 활동하고 있다. 저서로는 『후생 유전학』, 『도시 동물들』, 『떠돌이 개미들』 등이 있다.

역자 : 권상희
독일 빌레펠트 대학에서 언어학, 독문학, 역사학을 전공하고 석박사학위를 받았다. 2017년 1월 독일 보쉬재단의 지원으로, 베를린 문학 콜로키움의 ‘레지던스 프로그램’에 초청되어 참석할 계획이다. 현재 성신여대에서 학생들을 가르치고 있다. 기고문으로 독일에서 출간된 에세이집 『왜 우리는 이곳에 있는가(Warum wir hier sind)』의 ‘두 문화 사이에서(Zwischen zwei Kulturen)’가 있고, 번역서로는 『타인의 삶』, 『과거의 죄: 국가의 죄와 과거 청산에 관한 8개의 이야기』, 『기린은 왜 목이 길까?』 등이 있다.

▣ 주요 목차

서문
1장 대발견의 시대
2장 그들이 사는 세상
3장 35억 년의 시간 속에서
4장 작은 친구들의 도움으로
5장 세상에서 가장 복잡한 곳
6장 또 하나의 우주
7장 우리는 혼자가 아니다
옮긴이의 말
부록: 아카바 탐사 일지