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2018년 7월 2일 월요일

다른 박테리아를 잡아먹는 포식성 박테리아 이야기 (1)



(Central slice through a cryotomogram of an intact Bdellovibrio bacteriovorus cell. Scale bar 200 nm. 출처: wikipedia)


 박테리아 가운데는 다른 박테리아를 잡아먹는 포식성 박테리아 (Predatory Bacteria)가 존재합니다. 제 책인 포식자에서 설명했듯이 이 가운데는 병원성 세균의 자연적인 천적이 존재해서 관심을 끌고 있습니다. 내성을 지닌 세균에 천적인 포식성 박테리아를 투입해 제거하는 방법이 가능하기 때문입니다. 물론 이런 포식성 박테리아가 체내 환경에서 잘 자랄 수 있을지와 우리 몸의 면역 체계가 이들을 공격하는 문제가 있을 수 있지만, 존재만으로도 흥미로운 박테리아라는 점은 분명합니다. 




 책에서 설명한 대표적 포식성 박테리아가 델로비브리오 (Bdellovibrio bacteriovorus)입니다. 델로비브리오는 매우 작은 그람 음성균 (Gram-negative, obligate aerobic bacteria)으로 다른 그람 음성균에 기생하는 박테리아입니다. 그래도 포식성 박테리아라고 부르는 이유는 사실 다른 박테리아를 안에서 뜯어먹는 것과 다를 바 없기 때문입니다. 


 델로비브리오는 몸길이 0.5–1.4 µm, 지름 0.3–0.5 µm 의 작은 원추형 세균으로 대체 어떤 방법으로 다른 박테리아를 잡아먹는지 처음에는 이해가 잘 되지 않는 모습을 하고 있습니다. 이 세균은 단 한개의 긴 편모 (flagellar)를 이용해서 매우 빠른 속도로 움직일 수 있는데, 이 운동에너지와 단단한 몸통이 무기입니다. 이동 속도는 최대 160 µm/s로 1초에 자신의 몸길이의 100배를 이동할 수 있습니다. 


 이 속도를 이용해서 얇은 세포벽을 지닌 그람 음성균의 세포벽을 뚫고 내부로 들어가는 것입니다. 그런 다음 내부에서 세포질을 흡수 섭취하고 증식해 사멸한 숙주 세포에서 여러 개의 델로비브리오가 탄생해 다른 세균을 노리는 방식으로 생활합니다. 델로비브리오는 고속으로 이동하는 자유 생활 시기와 편모를 떼어버리고 다른 세균의 내부에서 증식하는 델로플라스트 (bdelloplast) 시기의 두 가지 생활사를 가지고 있습니다. 


(델로비브리오의 생활사. Bdellovibrio Life Cycle. The Bdellovibrio attaches to a Gram-negative bacterium after contact, and penetrates into the prey's periplasmic space. Once inside, elongation occurs and progeny cells are released within 4 hours. 출처: wikipedia)


 침투 -> 내부 증식 -> 다시 새로운 델로비브리오의 시간은 상황에 따라 다르지만 4시간 정도면 충분합니다. 통상 하나의 세포에서 3-6개 정도의 새로운 델로비브로이가 나올 수 있습니다. 아무튼 종류를 가리지 않고 그람 음성균을 공격할 수 있는 능력 때문에 이 포식성 박테리아는 항생제 내성균에도 효과적으로 침투할 수 있습니다. 이런 이유로 항생제 내성균을 컨트롤할 수 있는 천적으로 주목받고 있습니다. 이 내용은 책에서도 언급한 바 있습니다. 물론 실제 체내에 세균을 들여보낸다는 것은 그렇게 간단한 문제는 아닙니다. 우리 면역 시스템의 공격에서 자유로울 가능성은 별로 없기 때문입니다. 


 아무튼 델로비브리오의 존재는 세균이 얼마나 다양하게 진화할 수 있는지를 보여주는 좋은 증거입니다. 어쩌면 다른 유기체를 잡아먹는 포식 활동의 기원이 이렇게 시작한 것은 아닐지 하는 생각도 드는 흥미로운 사례입니다. 하지만 물론 포식성 박테리아는 델로비브리오 하나만이 아닙니다. 계속해서 포식성 박테리아에 대한 이야기를 해보겠습니다. 


 참고 

Rittenberg SC, Shilo M (April 1970). "Early host damage in the infection cycle of Bdellovibrio bacteriovorus". Journal of Bacteriology. 102 (1): 149–60. PMID 4908670

Strauch E, Beck S, Appel B (2007). "Bdellovibrio and Like Organisms: Potential Sources for New Biochemicals and Therapeutic Agents?". Predatory Prokaryotes. Microbiology Monographs. 4. p. 131. doi:10.1007/7171_2006_055. ISBN 978-3-540-38577-6


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