지구를 지배하는 미생물 프로티스트(protist 원생생물)

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유튜브에서 <Journey to the microcosmos>를 검색하면, 오늘의 생명 세계를 진화시킨 미생물들의 모습과 삶을 소개하는 다수의 영상을 볼 수 있다. 어느 항목이든지 선택하여 열면, 수없이 많은 종류의 크고 작은 미생물들이 마치 영화 속의 UFO들처럼 정신없이 헤엄쳐 다니는 모습, 그들의 이름, 살아가는 흥미로운 생태를 만나게 된다.

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소개하는 대부분의 미생물은 생물 시간에 배우는 아메바, 유글레나, 짚신벌레, 종벌레, 말라리아원충, 볼복스, 윤충(輪虫), 유공충, 방산충과 같은 ‘원생생물’로 분류되는 미생물이지만, 지금까지 알려지지 않았던 신비스런 종류들이 수없이 나온다.

 

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이 유튜브에서 소개하는 미생물(특히 프로티스트)의 모습을 동영상으로 보면, 지구가 온통 외계생명체로 가득한 것처럼 느껴진다. 독일 다름슈타트 대학의 생물학자 헤스(Sebastian Hess)는 틴에이저 시절부터 호숫가의 진창이나 해변의 개펄 등에서 채집해온 여러 종류의 미생물을 현미경으로 관찰하기 좋아했다. 헤스는 이들을 분류하여 유리병에 나누어 넣고 창가에서 키우면서 그들의 운동 모습과 신비로운 먹이잡이 행동을 관찰했다. 성인이 된 그는 결국 미생물학자가 되었고, 특별히 원생생물(原生生物 protist)이라 불리는 단세포 생명체를 전문으로 연구하게 되었다.

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단세포이지만 단순한 생명체가 아니다

지구상에는 다세포로 이루어진 다종다양한 식물, 동물, 곰팡이가 번성한다. 이런 다세포생물을 진화시킨 최초의 생명체는 프로티스트라는 미생물일 것이다. 과거에는 이들을 고급 현미경이 있어야 관찰할 수 있었고, 연구에도 제약이 많았기 때문에 지금까지 그들의 정체가 자세히 알려지지 못했다.

 

 

그러나 디지털 시대를 맞아 그들의 모습을 현미경에 연결된 디지털 카메라로 장시간 녹화하여 관찰할 수 있게 되면서 새로운 사실들을 폭발적으로 발견하기 시작했다. 모든 미생물 종류 중에서 특히 프로티스트들이 가장 신비로운 모습을 보여준다. 다름슈타트 대학의 헤스 교수는 그동안 다수의 신종 프로티스트를 세상에 발표했고, 지금도 신종을 계속 찾아내고 있다. 유튜브를 통해 소개되는 프로티스트의 관찰기록은 TV 프로그램 <동물의 세계>와 다름없이 흥미롭다.

 

 

 

 

헤스 교수는 2023년에 신종 프로티스트 2종을 발견하여 그 동영상을 세상에 알렸다. 그가 ‘다이모님파’라고 이름을 붙인 프로티스트는 둥그렇게 생긴 단세포이면서, 세포의 일부가 머리인 것처럼 쉬지 않고 빙글빙글 돈다. 세포 하나의 일부가 머리가 되어 어떻게 바람개비처럼 돌아갈 수 있는지 그 이유는 아직 알지 못한다.

 

 

 

 

유플로테스(Euplotes)라 불리는 프로티스트는 마치 곤충의 다리처럼 뻗어나온 섬모들을 움직여 물속을 헤엄치기도 하고 먹이를 잡기도 한다. 세포 하나이지만 그들에게는 먹이를 찾아내는 미지의 감각 시스템이 있고, 찾아낸 먹이를 세포 안으로 끌어들이는 입과 같은 것이 있으며, 효과적으로 섬모와 다리를 움직여 빠른 속도로 이동하는 운동기관이 있다.

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뇌도 없이 놀라운 생존 기능을 갖춘 이들의 감각, 포식(捕食) 기능, 운동 시스템, 먹이를 죽이는 독소, 소화액 성분 등을 연구한다면, 인체 혈관 속을 다니며 암세포를 찾아가 항암약을 바르거나, 수술도 하는 초소형 로봇을 개발할 수 있을 것이다. 프로티스트의 놀라운 능력을 알게 된 헤스 교수는 “그들은 단세포이지만 완전한 생명체임이 분명하다.”고 말한다. 즉 단세포이지만 고래나 코끼리 못지 않게 복잡한 생명체라는 것이다.

 

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프로티스트에 속하는 단세포 미생물들은 대부분 사냥을 하는 포식자로 살아간다. 그중에 특별히 흥미로운 종의 하나는 라크리마리아(Lacrymaria)라 불리는 것이다. 이것은 마치 눈물방울처럼 생긴 단세포이면서 세포벽에 붙은 섬모들을 움직여 매우 빠르게 돌아다닌다. 라크리마리아가 참으로 놀라운 것은 세포로부터 자신의 몸길이보다 7배나 긴 가느다란 로프를 코끼리 코처럼 길게 내밀어 그 끝으로 먹이를 잡는다는 것이다.

 

 

 

 

라크리마리아는 긴 로프를 빠르게 내밀어 먹이를 잡아 세포 속으로 끌어들이는 상상할 수 없는 마술 같은 행동을 한다. 그들의 먹이는 대부분 광합성을 하는 미세한 단세포 조류(algae)이다. 라크리마리아가 사냥하는 믿기 어려운 동영상은 앞에서 소개한 유튜브에서 잘 볼 수 있다. 라크리마리아의 행동 비밀을 밝힌다면 분명히 큰 과학상이 기다릴 것이라는 생각이 든다.

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헤스 교수가 발견한 이디오네크테스(Idionectes)라는 프로티스트는 UFO처럼 보이는 아메바의 일종이다. 이들은 먹이에 접근하면 사냥물의 세포벽을 녹여 구멍을 내고, 그 구멍으로 자기 몸(세포)를 밀어넣는다. 결국 이디오네크테스는 먹이의 세포 속에서 전체를 먹어버린다. 이런 행동을 하는 생명체는 다세포동물에서는 찾아볼 수 없다.

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미생물이란?

지구를 지배하는 생명체는 지상을 녹색으로 덮은 식물과 그 속에 사는 동물인 것처럼 생각된다. 그러나 지구의 지배자는 동물도 식물도 곤충도 아니고 미생물이다. 미생물이라고 하면 세포 1개로 이루어진 보잘것없는 하등 생명체라고 생각한다. 과학자들의 연구에 의하면, 세포 1개로 생존하는 미생물 종류는 10억 종을 넘는다. 그들 하나하나의 모습과 생존 방식을 알아보면 참으로 신비롭다. 그들은 단세포 생명체이지만 지구의 역사와 함께 수십억 년을 진화해온 외계생명체처럼 신기한 생명들이다.

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2018년의 통계에 의하면, 육지와 바다에 사는 프로티스트의 전체 양은 지구상의 다른 모든 동물의 양(생물량 biomass)을 다 합친 것보다 2배나 많다고 했다.

 

아마추어 과학자가 다수 필요한 연구 분야

우주 속에는 별, 성운, 행성, 혜성 등 관측해야 할 대상이 너무 많다. 마찬가지로 민물, 바닷물, 개펄, 진창, 지하의 흙, 모래, 나무껍질 등에 사는 미생물 특히 프로티스트의 종류와 개체수는 마치 별처럼 많다. 그러므로 제한된 전문 과학자들만으로는 이들을 빠른 시간에 연구할 수 없다. 프로티스트에 대한 연구는 학생, 사회인으로 이루어진 다수의 아마추어 과학자들이 참여해야 할 연구분야일 것이다.

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학교 과학실험실의 디지털 현미경을 사용하거나 동영상을 녹화할 수 있는 현미경을 개인적으로 준비하여 이들을 관찰 연구하는 사회인 과학자가 많이 참여하기를 기대한다. 대학이나 연구소의 전문학자들과 접촉하면서 연구한다면 사회인 과학자로서 취미로, 때로는 미지의 생명세계를 소개하는 사회인 과학자의 보람있는 삶이 될 것으로 생각된다. - YS

 

 

 

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