‘박테리아’—이로운가 아니면 해로운가?

「깨어라!」 ‘프랑스’ 통신원 기

우리가 어디에 살고 있든지간에, 육안으로는 볼 수 없는 헤아릴 수 없이 많은 생물들로 둘러싸여 있다. 그들 가운데 어떤 것들은 진정한 벗으로 간주될 수 있고, 또 어떤 것들은 치사적인 적들로 여겨질 수 있다. 그것들은 도대체 무엇인가? 이것들은 ‘박테리아’, ‘이이스트’, 곰팡이, 기타 “미생물”이라고 일반적으로 불리우는 생명체들이다. 이들은 너무나 작기 때문에 강력한 현미경을 통해서만 볼 수 있다.

‘박테리아’는 공기, 물, 흙 및 생물체 등 어디서나 발견된다. 그들은 지구 표면에 있는 거의 모든 것들에서 살아 나아갈 수 있고 그것들을 바꾸어 놓을 수 있다. 사실, 그들이 화학 변화를 일으킬 수 있는 능력은 가장 우수한 화학자들까지도 부러움에 혀를 내두르게 만든다.

이와 관련하여, 생화학 교수 ‘존 M. 우우드’는 ‘프랑스’ 월간 과학 잡지 「연구」지 1976년 9월호에서 다음과 같이 말하였다: “미생물들이 우리의 가장 우수한 공학자들보다 훨씬 쉽고 효율적으로 유기 화합물을 합성시킨다는 사실은 널리 알려진 일이다.” 그는 또 말하기를 ‘박테리아’는 “기존 유기 화학의 법칙들을 엎어 버리는” 화학 반응을 일으킬 수 있다고 하였다. 얼마나 화학자들을 당혹시키는 일인가!

‘박테리아’에 관해 조금 더 알아 보는 일은 호기심이 가는 일이 아닌가? 그들을 좀더 면밀히 살펴보며, 그들의 생활 방법을 들여다 보고, 그들을 죽게 하는 것이 무엇인지를 알아 보는 한편, 그들이 인간에게 미치는 유용성과 그들이 이따금 일으키는 문제거리들을 알아 보도록 하자.

다양성있는 섭생

기본적으로, 어떠한 살아있는 유기물에게든지 음식물은 두 가지 목적을 이룬다. 즉 성장 및 세포의 신진대사에 필요한 물질을 공급하는 일과 ‘에너지’를 공급하는 일을 한다. 그것이 아무리 미량이기는 하지만, ‘박테리아’ 역시 먹어야 하고 노페물을 배출해야 한다. 그들은 무한히 다양한 음식물들을 먹어 치운다.

어떤 것들은 사실 “고행”의 생활을 하는 듯 단조로운 먹이로 만족한다. 즉 공기중에서 이산화탄소나 질소 분자를 먹는다. 어떤 것들은 좀더 까다로와 함수탄소와 ‘암모니아’ 또는 ‘아미노’산과 같은 좀더 복잡한 질소 분자들을 필요로 한다. 그런데 어떤 것들은 더욱 까다로움을 피워 ‘비타민’을 필요로 한다.

사람이나 동물들은 당분이나 지방과 같은 음식물의 산화로부터 ‘에너지’를 얻는다. 호흡 작용으로 산소가 공급되어 이들 “연료”들이 몸속에서 산화 즉 연소한다. “호기성균”(好氣性菌)이라고 하는 많은 ‘박테리아’도 마찬가지로 공기 중에서 산소를 이용한다. 그렇게 해서 얻어진 ‘에너지’는 열로 방출되거나 (ATP[‘아데노신’ 삼중 인산]와 같은) 작은 분자들 속에 저장된다. 이러한 화합물들은 다시 ‘박테리아’와 같은 세포 내에서 일어나는 여러 가지 화학 반응에 힘을 주는 ‘에너지’의 원천이 된다. 포도주를 식초로 변하게 만드는 것이 이러한 호기성 ‘박테리아’ 중 하나라는 사실을 알고 있는가?

어떤 다른 ‘박테리아’에게는 연소제 즉 연료가 산소가 아니라 여러 가지 광물성 화합물들이다. 예를 들면, 어떤 것들은 질산염, 황산염 또는 달걀이 썩을 때 나는 것과 비슷한 지독한 악취로 쉽사리 알아 볼 수 있는 ‘가스’인 황화수소를 이용한다. 산소 없이 살아가는 이러한 종류의 ‘박테리아’를 가리켜 “혐기성”(嫌氣性) ‘박테리아’라고 한다. 이러한 부류에 속한 미생물 가운데 어떤 것은 인간의 내장에서 발견된다.

어떤 ‘박테리아’는 또 달리 활동한다. 이러한 ‘박테리아’의 경우에는 하나의 유기 분자가 산소 분자와 같은 역할을 한다. 이러한 과정을 가리켜 발효라고 한다.

사실, 이러한 범주에 속한 ‘박테리아’는 매우 융통성이 있다. 왜냐 하면, 어떤 종류들은 ‘에너지’를 얻어내는 이러한 방법 중 한 가지만 이용하는 반면 기타 많은 것들은 자신들을 환경에 적응시켜 어떤 때는 호기성이 되고, 또 어떤 때는 혐기성이 되기도 할 수 있다.

앞서 언급한 이 모든 예들 가운데서, ‘에너지’는 주위에서 손쉽게 일으키는 화학 변화를 통하여 또는 ‘박테리아’가 살아가고 있는 매개체 내에서 얻어진다. 그러나 항상 그렇지는 않다. 어떤 면에서 어떤 ‘박테리아’는 식물에 비교될 수 있다. 왜냐 하면, 그들은 광합성 작용에 의하여 태양으로부터 ‘에너지’를 이끌어내기 때문이다. 그들은 태양 광선을 고정시키는 색소를 가지고 있어서, ‘에너지’를 공급하는 물질로 태양 광선을 변화시킨다.

노폐물—위험한가 유용한가?

‘박테리아’는 그들이 성장하는 동안, 흔히 신진대사로 인한 노폐물 즉 부산물이라고 생각할 수 있는 물질을 생산해낸다. 그러한 노폐물 가운데에는 인간에게 매우 유독한 독이 들어있다. “파상풍”이라는 병에 대하여 들어 본 일이 있는가? 이 병은 파상풍 균에 의해 걸리게 된다. 이 균은 상처를 통하여 몸안으로 들어가서 파상풍 독을 만들어 내기 시작하는데, 이것이 온 몸에 퍼지고 신경 조직에 영향을 미친다. 그 결과 십중팔구는 죽게 된다.

‘보툴린’ 균이라고 하는 또 다른 균이 있는데, 이것은 열에 대해 상당히 높은 저항력을 가지고 있으며, 때때로 불완전하게 살균된 통조림 식품이나 조제 식품(調製食品)에서 발견된다. 이것은 소화관 내에 극도로 강력한 독을 방출하여 결국에 가서는 신경 계통에 영향을 미치고 마비를 일으킨다. 맹독 물질로 알려진 이 독은 비소보다 200만 배나 강력한 독성이 있다. 아주 미량이 들어간 음식도 치사적이다. 이것은 어찌나 독성이 심한지, 과학자들은 이 독물질 100‘그램’만 가지고도 모든 인류를 지상에서 전부 쓸어 버리기에 충분하다고 말한다!

이제 가정용 통조림 식물을 왜 크게 조심해야 하는지 그 이유를 알았을 것이다. 또한 올바로 가열하지 않았거나 살균하지 않은 모든 통조림 식품은 버리기를 주저하지 말아야 할 것이다. 부풀어 오른 통조림통을 조심하라. 왜냐 하면 ‘보툴린’ 균은 ‘가스’를 내는 원흉이며, 통조림을 땄을 때 냄새 또한 지독하다!

다행히도, 모든 ‘박테리아’가 다 그렇게 위험한 것은 아니다. ‘에너지’원으로서 발효법을 이용하는 ‘박테리아’ 가운데 많은 것들은 인간에게 이로운 노폐물을 방출한다. 예를 들면, ‘버터’의 독특한 향취는 기분 좋은 냄새가 나는 ‘비아세틸’로 변화시키는 ‘박테리아’ 부산물인 ‘아세토인’의 산화로 인한 것임을 알고 있는가?

기타 여러 가지 좋은 것 가운데서도, 하나님께서는 “사람의 마음을 기쁘게 하는 포도주”를 인간에게 마련해 주셨다. (시 104:15) 적당히 마시면, 포도주는 기분을 좋게 해 주며 이롭게 해 주는 음료이다. 그런데, 포도주에 들어있는 ‘알코올’은 ‘사카로미세스’ 효모라고 하는 ‘이이스트’에 의해 만들어진다는 것을 알고 있는가? 이것은 ‘박테리아’가 아니라 일종의 사상균이지만 관련된 신진대사는 마찬가지이다. 이 미생물로부터 포도에 들어 있는 당분이 파괴되어 나오는 부산물이 ‘알코올’이다.

마찬가지로, 두 가지 유산균(‘스트랩토코쿠스 더모필루스’ 및 ‘락토바실루스 불가리쿠스’)은 발효시킨 우유 제품인 ‘요구르트’를 만드는데, 이것은 ‘불가리아’에서 만들어졌으나 지금은 ‘유럽’ 및 북미 거의 전역에서 먹는다. 원산지가 ‘코카사스’인 ‘케피르’ 그리고 중앙 ‘아시아’에서 흔히 먹는 ‘코우미스’는 모두 유산균으로 또는 ‘이이스트’로 우유를 ‘알코올’ 발효시켜서 만든다.

‘치이즈’를 만드는 방법도 마찬가지이다. 당분의 신진대사의 부산물인 유산은 우유를 산화시켜 응고케 한다. ‘박테리아’ 또는 곰팡이라고 흔히 말하는 기타 미생물들은 온갖 노폐물을 만들어내어 여러 가지 ‘치이즈’ 종류에 그들 나름의 독특한 맛과 냄새가 나게 한다.

극도로 높은 번식률

일반적으로 말해서, ‘박테리아’는 분열 즉 둘로 나누어지는 방식으로 늘어난다. 하나의 ‘박테리아’가 충분한 크기에 이르면, 그것이 나뉘어져 모세포와 동일한 두 개의 새로운 ‘박테리아’가 된다. 이 두개의 ‘박테리아’가 또 둘씩 나뉘어지고, 또 그런 식으로 분열된다. 이러한 현상은 정기적인 간격을 두고 일어나는데, 그 시간 간격은 종류에 따라 그리고 환경 조건에 따라 상당히 다르다. 예를 들면, 이상적인 상태하에서라면, ‘슈도모나스 나트리에겐스’라고 하는 해양 ‘박테리아’는 10분마다 한 차례씩 분열을 하는 데 반하여 결핵균은 27시간만에 한번씩 분열된다.

얼마나 빨리 번식하는지 그리고 그 결과가 어떠할 것인가를 설명하기 위해, 인간의 내장에서 발견되는 많은 ‘박테리아’의 경우와 같이 20분 간격으로 분열을 일으키는 하나의 ‘박테리아’에게 적당한 온도, 습도, 및 양분을 공급하였다고 치자. 24시간 동안 계속하여 분열을 했다고 할 경우, ‘박테리아’의 수가 얼마나 되었겠는지 상상할 수 있는가? 무려 47x10²⁰ 즉 47에 0을 20개 붙인 수자가 된다! 하나의 ‘박테리아’의 무게는 1‘밀리그램’의 5억분의 1밖에 안되지만, 그 늘어난 ‘박테리아’의 무게는 2,300‘톤’에 상당할 것이다. 얼마나 엄청난 무게인가! 낮은 온도는 거의 모든 ‘박테리아’의 성장에 지장을 준다.

조제 식품, 유제품 및 ‘소오스’ 등과 같은 식품들은 의심할 바 없이 속히 ‘박테리아’로 가득차게 될 수 있고, 찬 곳에 저장해 두지 않았다면 먹기에 부적합하게 될 수 있다! 영양가가 많을수록 ‘박테리아’가 자라는 좋은 매개물이 된다. 한 마리의 ‘박테리아’가 음식 전체를 부패시키기에 충분하다. 사도 ‘바울’이 “적은 누룩이 온 덩이에 퍼지느니라” 하고 비유를 든 것은 얼마나 강력하고 정확한 말인가!—갈라디아 5:9.

먹을 것이 없거나 온도가 부적당하거나 ‘박테리아’가 성장할 때의 노폐물 또는 부산물이 제거되지 않을 경우에는 분열이 서서히 일어나다가 결국에는 중단되어 버린다. 가장 약한 ‘박테리아’는 죽고 다른 것들은 좋은 상태가 될 때까지 기다린다. 어떤 ‘박테리아’는 잘 살아나고, 열, 건조함, 태양 광선 및 살균에 매우 잘 견뎌낼 수 있는 “포자”를 형성한다. “포자”는 여러 해를 견뎌 낼 수 있으며, 어떤 것(예를 들면 ‘보툴린’ 균)은 끓는 물속에서 8시간을 견딜 수 있다. 살아 나아가기에 좋은 조건이 되면 즉시 포자는 발아하여 포자로 되기 이전과 같은 ‘박테리아’로 변해서 다시 분열을 시작한다.

약점

이제까지는 ‘박테리아’가 살아나아가는 방법과 증식하는 방법을 고려하였으니, 이제는 그들을 죽게 하는 것이 무엇인지 고려해 보도록 하자.

미생물들은 여러 가지 물리적 또는 화학적 물질에 대해 민감하다. 이러한 것들이 ‘박테리아’의 성장을 막을 때 “‘박테리아’ 발육 저지력”이 있다고 하며, ‘박테리아’를 죽일 때 “살균력”이 있다고 말한다.

자외선을 발사하는 태양은 의심할 바 없이 가장 역사가 오래고, 가장 효과적인 살균체이다. 자외선은 ‘박테리아’ 내에 돌연변이, 다시 말하면 그들의 유전 형질에 변화를 일으키며, 이것은 대부분의 경우에 치사적이다.

일반적으로, ‘박테리아’는 설탕이나 소금과 같이 물질이 고농도로 녹아 있는 용액 내에서는 발달할 수 없다. 그런 조건하에서는 미생물이 잠겨 있는 물이 세포벽을 뚫고 들어가 바깥의 용매제와 농도를 같게 만들려는 현상이 일어난다. (삼투압 현상) 그 결과 ‘박테리아’는 탈수 현상을 일으키고 성장이 중지되거나 죽어 버린다. 이런 현상은 고기나 생선을 소금으로 절였을 때에 일어난다. 이와 마찬가지로, 과일 ‘젤리’나 ‘잼’속에 들어 있는 다량의 당분은 그러한 식품을 보존시키는 데 도움이 된다.

열은 ‘박테리아’의 치사적인 적이다. 섭씨 50 내지 60도의 온도가 반 시간 계속되면 대부분의 ‘박테리아’를 무력하게 만들기에 충분하다. 그러나 포자를 이룰 수 있는 ‘박테리아’를 죽이기 위해서는 더 강력한 수단이 필요하다. 그런 세균을 죽이는 데에는 ‘스티임’ 살균기 내에서 20분이 걸린다. 그러기 때문에 외과 의사들의 ‘가운’과 환자가 사용하는 홋이불은 그러한 방법으로 살균한다.

‘박테리아’는 또 여러 가지 화학 물질에 대해 민감하다. 이에 대한 지식은 여러 부면에서, 예를 들면 음식물을 갈무리하는 데 잘 이용할 수 있다. 가장 오래되고 가장 잘 알려진 방부제는 말할 것 없이 ‘알코올’과 식초이다. 보다 최근에 화학 공업은 ‘박테리아’나 사상균 모두에 작용하고 그들의 성장을 막아 주는 여러 가지 화학 제품들을 만들어냈다. 이들 화학 물질 중 어떤 것은 무해하게 보인다. 그러나 불행히도 그들 중 많은 것들을 오랜 기간 사용할 때 오는 이차적인 영향이 어떠한 것인지 알려져 있지 않다.

방부제 역시 ‘박테리아’에게 해를 미치는 화학 물질이다. 그것들은 피부, 의복 또는 실내를 소독하는 데 유용하다. 주부들이 그들 부엌 살균제, 표백제, 옥도, 석탄산 및 과산화수소 등을 사용할 때 그들은 알게 또는 모르게 ‘박테리아’와의 전쟁을 하는 것이다.

마지막으로 ‘박테리아’의 적들로 꼽아야 할 것 가운데에는 항생제가 있는데, 이것들은 올바로 사용할 경우 감염균들을 퇴치하는 데 지극히 유용하다.

해롭기보다는 이로움

이처럼 간단하게 ‘박테리아’의 생사를 살펴본 결과, 비록 이러한 미생물들이 때로는 우리에게 치사적인 적이 될 수도 있지만, 대개는 그들이 우리의 귀중한 벗들이다. 문제는 그들을 어떻게 통제하는가 하는 점이다. 그렇다, ‘박테리아’는 거의 보이지 않으나 그들 나름의 중요한 세계를 대표하고 있다. 그들은 필수불가결한 자연계의 순환에 이바지하고 있다. 참으로, ‘박테리아’의 생사는 지구상의 식물과 동물의 생활 균형에 지극히 중요하다. 따라서 이러한 미생물들은 크고 작은 만물을 창조하신 분의 지혜를 증명해 준다.