(Bacteria were collected from this hot spring in the El Tatio region in northern Chile. Credit: Yaroslav Ispolatov)
많은 박테리아들이 공기를 통해 전파됩니다. 이 사실은 많은 전염성 질환을 통해 쉽게 확인할 수 있습니다. 하지만 박테리아가 알마나 먼 거리를 공기를 타고 이동할 수 있는지는 잘 모릅니다. 상식적으로 생각할 때 중국발 황사나 미세먼지도 수천 킬로미터를 이동할 수 있는 것처럼 먼자보다 작은 박테리아 역시 수천 킬로미터를 이동할 수 있을 것입니다. 하지만 이를 검증하기는 어려웠습니다.
콘스탄틴 세베리노프 교수 (Konstantin Severinov, a principal investigator at the Waksman Institute of Microbiology and professor of molecular biology and biochemistry)를 비롯한 루트거 대학의 연구팀은 새로운 방법을 이용해 박테리아가 수천 킬로미터를 날아 이동할 수 있다는 air bridge 가설을 지지하는 증거를 발견했습니다.
연구팀은 뜨거운 온천에서 사는 세균이 장거리를 이동할 수 있는지 검증했습니다. 새나 다른 동물, 그리고 사람이 세균을 대신 옮겨줄 수 없는 장소이기 때문입니다. 연구 대상은 Thermus thermophilus라는 호열성 세균인데, 이탈리아, 러시아, 칠레의 화산 지대 (Mount Vesuvius and hot springs on Mount Etna in Italy; hot springs in the El Tatio region in northern Chile and southern Chile's Termas del Flaco region; and hot springs in the Uzon caldera in Kamchatka, Russia)에서 세균을 수집해 DNA를 분석했습니다.
하지만 새균의 DNA의 유사성 만으로 지구 반대편까지 세균이 공기를 통해 날아갔다고 주정하기는 어려울 수 있습니다. 연구팀이 착안한 것은 박테리아에 감염되는 바이러스의 유전자였습니다. 바이러스 감염의 흔적인 CRISPR array는 바이러스 유전자가 변이가 매우 빠르기 때문에 같은 균주가 아니라면 일치하기 어렵습니다. 아무래도 토착 환경에 있는 바이러스 감염 기회가 더 많았을 테니까요.
이번 연구는 어떻게 항생제 내성이 인간이 살지 않는 오지까지 퍼질 수 있는지를 보여주고 있습니다. 공기를 타고 퍼진 항생제 내성균이 환경에 많아질수록 내성균 감염 위험도는 더 커질 수밖에 없습니다. 앞으로 이 전파 과정을 밝혀내는 것이 중요한 연구 과제가 될 것으로 생각합니다.
참고
Anna Lopatina et al, Natural diversity of CRISPR spacers of Thermus : evidence of local spacer acquisition and global spacer exchange, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences (2019). DOI: 10.1098/rstb.2018.0092
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