미생물, 인간 존재를 재정의하다
지금껏 몰랐던 우리 몸속 미생물의 현재, 그리고 미래!
더 건강하게, 더 즐겁게
삶의 질을 높이는 미생물의 힘
『내 몸속의 우주』는 인간에게 중대한 영향을 미치는 미생물에 대해 두루 다룬 과학교양서다. 우리 몸속과 피부 표면에 사는 약 100조 개의 미생물들은 우리의 건강, 성격, 수면 패턴, 좋아하는 음식, 심지어 모기에게 물릴 가능성에 이르기까지 삶의 모든 측면에 관여한다. 그러나 인간은 아직까지 미생물이 체내에서 어떤 작용을 하고 인간과 어떤 상호작용을 하는지 정확히 알아내지 못했다. 캘리포니아 대학교 소아과 교수인 롭 나이트와 과학 저널리스트인 브렌던 불러는 우리 몸속 미생물 세계 구석구석을 소개하며, 최신 연구를 바탕으로 새롭게 밝혀진 흥미로운 미생물 상식을 전달한다. 또한 항생제와 프로바이오틱스 복용, 식단 선택 등에 대한 실질적인 조언을 건넨다. 더불어 난치의 영역에 남아 있는 여러 질병들을 치료할 수 있는 가능성도 살펴보며, 인간이 보다 건강한 삶을 지속해나가는 데 미생물이 커다란 역할을 할 수 있음을 이야기한다.
도대체 우리 몸속에 얼마나 많은 미생물이 있기에 그러느냐고? 우리는 약 10조 개의 인간 세포로 이루어져 있는데 몸속과 피부 위에 사는 미생물은 세포 수로 약 100조 개에 이른다. 다시 말해서, 우리는 거의 우리가 아니다.
우리 내부의 미생물 공동체는 사실 단순한 집단들의 모임이 아니다. 신체 각 부위마다 서로 다른 미생물이 서식하며 특수한 역할을 수행하는 것이다. 입속에 사는 미생물들은 피부나 장 속에 사는 것들과는 사뭇 다르다. 우리는 개별적인 존재가 아니다. 우리는 각자 하나의 생태계다.
_본문 11쪽
모기에 잘 물리는 사람은 따로 있다?
DNA 측면에서 보면 모든 인간은 동일하게 구성되어 있다. 하지만 미생물총 유전자로 따지면 우리는99% 이상 다른 존재다. 각자가 지닌 고유한 미생물총 유전자는 죽는 순간까지 크게 변하지 않는다. 삶의 대부분을 공유하는 가족, 심지어 반려동물과 잦은 접촉을 해도 마찬가지다. 한마디로 몸속 미생물 다양성을 통해 수많은 질병은 물론, 특정 상황에서 왜 사람마다 다른 반응을 보이는지 설명이 가능하다는 이야기다. 이를테면 모기에 물리는 경우가 그렇다. 흔히 모기에 잘 물리는 사람을 두고 “모기가 좋아하는 피를 가졌다”라고 말하는데, 사실 모기가 어떤 사람의 냄새를 다른 사람보다 더 좋아하는 것은 미생물 때문이다. 피부에 있는 미생물은 모기를 유혹하는 냄새를 비롯하여 우리 몸의 체취를 만들어내는 데 중요한 역할을 한다. 이처럼 우리 몸속 곳곳에 분포해 있는 다양한 미생물은 대사 과정의 게이트키퍼 역할을 한다. 우리가 무엇을 먹고, 그것을 통해 우리 몸이 어떻게 구성되는지, 어떤 영양소와 독소에 노출되는지, 우리가 복용하는 약물이 우리에게 어떤 영향을 미칠지 등에 모두 관여한다. 장 속뿐 아니라 입과 위, 심지어 생식기에 저마다 다른 미생물이 존재하며, 우리 몸의 작용에 매우 밀접한 영향력을 갖는다. 한마디로, 미생물이 우리 몸의 운명을 결정하는 것이다.
출산부터 식단까지
생활 곳곳에서 마주하는 미생물 상식!
『내 몸속의 우주』는 지금껏 우리가 모르고 지나쳤던 흥미로운 미생물 상식을 전한다. 우리가 먹는 음식뿐 아니라 출산 당시의 분만 형태 등도 우리 몸속 미생물 형성에 영향을 미친다는 사실이 그중 하나다. 제왕절개를 할 경우, 자연분만 상황에서 산도를 통해 태아가 지니는 미생물 대신 성인의 피부에 존재하는 미생물이 자리잡게 된다. 우리가 먹는 음식 또한 마찬가지다. 육류 위주의 식단을 즐기는 미국인과 유럽인의 장에는 박테로이드가, 곡류와 채소 위주의 식사를 하는 남미인과 아프리카인의 장에는 프레보텔라균이 서식하고 있다. 식습관에 따라 우리 몸의 미생물 생태계가 다르게 형성된다는 얘기다. 이뿐만이 아니다. 지은이는 특히 항생제의 남용을 경계하며, 내성을 지닌 세균이 살아남아 훨씬 강력한 후손인 ‘항생제 내성 슈퍼박테리아’를 만들어내 우리 몸속 미생물 생태계를 파괴할 수 있다는 점을 우려한다. 인류의 수명을 연장하고 의학 발전에 공을 세운 ‘약’이지만, 쓰임에 따라 ‘독’이 될 수도 있는 것이다.
항생제는 우리가 만들어냈다기보다 이미 자연에 존재하던 물질을 발견한 것이다. 현재 항생제로 사용되는 많은 물질이 알고 보면 자연적으로 미생물, 특히 토양 미생물이 신호를 전달하기 위해 사용하는 물질들이다. 세균들은 이런 물질에 익숙하기 때문에 많은 미생물이 원래부터 낮은 수준의 내성을 지닌다. 그러나 항생제에 항상 노출되다보면 우리가 없애버리려고 무진 애를 쓰는 위험한 세균들은 물론 모든 세균이 높은 수준의 내성을 갖게 된다. _본문 128쪽
다이어트를 돕는 미생물,
우울증을 치료하는 미생물
무엇보다 우리가 미생물총 유전자를 주목해야 하는 것은 미생물 연구를 통해 각종 질병을 치료하는 길로 나아갈 수 있기 때문이다. 지은이는 최신 연구결과를 통해 그 가능성을 모색한다. 워싱턴 의과대학에 연구에 따르면, 비만 마우스의 미생물을 정상 체중의 마우스에게 이식했더니 곧 체중 증가 양상을 보였다. 반대로 정상 체중의 마우스에게서 분리한 세균을 비만을 일으키는 미생물에 노출시키면 체중 증가를 막아주는 미생물 집단 설계가 가능했다. 즉 인간의 경우에도 직접 더 우수한 미생물총 유전자를 만들어내는 일이 가능하다는 뜻이다. 이러한 미생물 실험의 최종 목표는 결국 건강한 몸을 만드는 것일 테다. 이미 프리바이오틱스 등을 통해 좋은 세균을 몸속에 공급해 건강을 증진하려는 이들이 많다. 또한 가까운 미래에 ‘대변 이식’이라는 획기적인 치료법이 실현될 예정이다. 건강한 이의 대변에서 채취한 미생물을 환자의 몸속에 주입해 건강한 미생물 생태계를 회복하도록 돕는 것이다.
이처럼 미생물 치료의 영역은 감염성 질환뿐 아니라 자폐증이나 우울증과 같은 정신질환에 이르기까지 다양하다. 미생물은 면역계와 상호작용을 통해 뇌신경에도 영향을 미치는데, 이를 통해 천연 신경안경제를 생산해낼 수 있다는 연구결과도 있다. 롭 나이트 교수는 말한다. “질병, 심지어 뇌질환을 일으키는 화학물질을 찾아내고 그 물질을 생산하거나 제거하는 세균을 분리해낼 수 있다는 사실은 생각만으로도 충분히 짜릿하다.”
미생물을 통해 꿈꾸는 새로운 미래!
미생물총 유전자를 활용한 연구는 보다 실용적인 방향으로 나아가고 있다. 매우 저렴한 비용으로 우리 몸속 미생물총 유전자 지도를 만든다거나, 현재의 신분증보다 훨씬 정교한 미생물 신분증을 만드는 일이 머지않아 실현될 것이다. 이 과정이 순조롭게 진행된다면, 다음과 같은 일들도 꿈꿔볼 수 있으리라.
• 체내의 미생물을 분석하여 진통제, 심장약, 인공감미료 등에 대한 반응을 알 수 있다.
• 미생물을 포함한 우리 신체가 식품과 운동에 반응하는 방식을 더 잘 이해하게 되어 개인별로 더 효과적인 건강법을 고안할 수 있다.
• 대변 이식 기술을 더 잘 이해하게 된다. 모든 사람의 대변이 똑같은 치료 효과를 나타낼까, 아니면 공여자와 수여자의 일치 여부를 보다 정확하게 검사해야 할까? 대변을 알약으로 만들어 사용할 수도 있을까?
롭 나이트 교수는 현재 미국인의 위장관 프로젝트American Gut Project와 지구 미생물총 유전자 프로젝트Earth Microbiome Project를 통해 미생물총 유전자과학을 대중화하는 일에 힘쓰고 있다. 이 프로젝트의 모든 데이터는 누구나 열람할 수 있도록 공개되어 있으며, 미생물 지도상의 위치를 확인하고 연구에 참여할 수도 있다. 이처럼 미생물의 잠재력을 파악하고 바람직한 방향으로 활용하는 일은 앞으로 인간뿐 아니라 생태계 전체에 매우 중요한 과제가 될 것이다.
※ 테드북스(TED Books)
색다른 감동을 선사하는 강연으로 전 세계를 열광케 한 테드 명강연을 엄선하여 모았습니다. 작은 이야기지만, 그 메시지의 크기는 원대합니다. 소소한 일상에 관한 이야기부터 인문, 과학, 예술에 이르는 방대한 주제를 다루는 테드북스는 배움을 사랑하고 세계와 공감하고자 하는 모든 이에게 더없이 좋은 읽을거리를 제공할 것입니다. 작은 지혜들이 모여 삶과 세상을 한 뼘 더 낫게 만들 것을 믿습니다.
◎ 책 속에서
매 순간 우리는 이 엄청난 미생물 공동체 전체와 조화를 이루며 살아간다. 이 작은 생명체들은 그저 잠시 머물렀다 떠나는 존재가 아니라 가장 기본적인 생명 과정, 즉 소화, 면역반응, 심지어 행동에 이르기까지 결정적인 역할을 수행한다. _11쪽
약물, 음식은 물론 형제 가운데 맏이인지, 섹스 파트너가 몇 명인지 등 상상할 수 있는 모든 것이 미생물총 유전자에 영향을 미친다. 이 책을 통해 여러분도 미생물이 우리 삶의 거의 모든 면에 깊숙이 관여하고 있다는 사실을 알게 될 것이다. 사실상 미생물은 인간의 의미를 재정의하고 있다. _18쪽
음식물 또한 아주 이른 시기부터 미생물총 유전자에 영향을 미친다. 모유 수유인지 분유 수유인지에 따라 상당한 차이가 관찰되는 것이다. 모유를 먹인 아기는 모유 속에 존재하는 특수한 미생물은 물론, 유익한 미생물의 성장을 촉진하는 특수한 당류에 노출된다. 나중에 고형식을 먹기 시작하면 미생물총 유전자는 더욱 크게 변한다. 장기적으로, 사람은 먹는 것에 의해 만들어지는 존재다. 우리 연구팀이 관찰한 바에 따르면 1년 이상 꾸준히 섭취하는 음식은 단백질과 식이섬유를 소화하는 두 가지 주요 세균의 균형을 변화시켜 장내 미생물총 유전자에 가장 큰 영향을 미치는 인자였다. _57～58쪽
미생물이 어떤 질병과 연관이 있다고 해서 그 미생물을 없애기만 하면 병이 완치된다는 뜻은 아니다. 사실 그렇게 했다가는 회복할 수 없는 손상을 입게 될지도 모른다. 미생물을 직접 공격하기보다는 식단을 조절하거나 효소(특정한 화학반응의 속도를 높여주는 단백질)를 억제하는 방법이 더 효과적일 수도 있다. 그럼에도 불구하고 미생물총 유전자에 그토록 열광하는 것은 현재 치료할 수 없는 질병들에 대해 전혀 새로운 치료법을 발견할 수 있으리라는 기대 때문이다. _68쪽
아직 예방접종을 하지 않는 많은 질병에서 특정한 세균의 역할이 밝혀진다면 그 병도 예방접종으로 막을 수 있지 않을까? 예를 들어 심혈관질환을 일으키는 트리메틸아민-N-옥사이드라는 화학물질을 만들어내는 세균이나 대장암 조직 속에서 발견되는 푸소박테리움 누클레아툼, 또는 심지어 우리를 너무 효과적으로 도와준 나머지 건강하지 못한 식단에서 에너지를 고스란히 뽑아내어 비만을 유발하는 특정 장내세균을 백신으로 없애버릴 수 있을까?
현재로서는 그야말로 상상에 불과하지만 그 잠재력은 실로 무궁무진하다. _119쪽
세균 감염은 자칫 생명을 위협할 수 있을 뿐 아니라 빨리 진단하기도 어렵기 때문에, 아주 위험한 세균 때문에 증상이 생겼을 가능성이 낮더라도 그런 세균을 겨냥한 항생제를 처방하는 경우가 종종 있다. 불안감에 쫓긴 환자(또는 부모들)의 요구와 위약효과 등이 더해져 항생제는 실제로 필요한 경우보다 훨씬 자주 처방된다. _135쪽
우리 몸속의 미생물 세포 수가 인간 세포 수를 압도한다는 사실부터 미생물 유전자 수는 그보다 훨씬 큰 폭으로 인간 유전자를 압도한다는 사실을 발견하기까지가 불과 몇 년 사이였다. 그리고 미생물을 이해함으로써 머지않아 지금까지 수수께끼의 영역이었던 건강과 질병에 관한 모든 문제에 답할 수 있으리라는 사실을 깨달았다. 최근 2～3년 사이에는 개인이 자신의 특징을 미생물 지도 위에 표시하여 다른 사람과 비교해볼 수 있을 만큼 검사 비용도 저렴해졌다. 바야흐로 면봉으로 스치기만 해도 인간의 미생물을 연구할 수 있는 짜릿한 세상이 도래한 것이다. _141～142쪽
