박테리아에 생각보다 훨씬 복잡한 판단 능력이 있는 것으로 밝혀져 장차 신약과 농업 분야에 일대 혁신을 가져올 가능성이 제기됐다고 사이언스 데일리가 보도했다.

미국 녹스빌 소재 테네시 주립대 연구진은 일반적으로 박테리아 연구에 사용되는 E-콜리 박테리아(대장균)보다 훨씬 `똑똑한' 것으로 알려진 질소고정균 아조스피릴럼 브라실렌스(Azospirillum brasilense)를 연구한 결과 이들은 환경 변화를 감지하고 이에 따라 어디로 이동할지 등 복잡한 결정을 내리는 능력이 뛰어난 것으로 밝혀졌다고 미국립과학원회보(PNAS) 최신호에 발표했다.

E-콜리 박테리아의 세포에는 감각과 정보처리 기능을 가진 수용체가 5개 있는 반면 질소고정균에는 48개나 있다는 사실은 이미 알려진 것이지만 각 수용체가 어떻게 박테리아의 행동과 적응 능력에 직접 영향을 미치는지는 아직 알려지지 않았는데 이 연구는 수용체를 분리해서 연구한 최초의 것이다.

연구진은 대기중 질소를 모든 생명체가 사용할 수 있는 암모늄으로 전환하는, 이른바 `질소 고정' 능력과 관련된 수용체를 집중 연구했다.

이런 능력은 박테리아에만 있는 것이지만 질소가 세포 구성물질로 융합되는 유일한 방식이기 때문에 모든 생명체의 생명을 좌우한다.

그러나 특정 효소에 의해 이루어지는 이 과정에는 산소가 필요하고, 이 효소는 산소 농도가 높으면 파괴되기 때문에 박테리아는 딜레마에 빠지게 된다.

연구진은 박테리아가 이 문제를 어떻게 해결하는지 보기 위해 수용체를 제거한 돌연변이를 만들어 보았으며 그 결과 `눈이 먼' 박테리아들은 산소 농도가 적당한 위치가 어디인지 찾지 못하는 것으로 밝혀졌다.

연구진은 더 나아가 수용체의 정확한 기능을 밝히기 위해 다른 과학자들의 생물학 컴퓨터 도움을 받아 수용체의 구조 모델을 만들어 이를 거의 원자 수준의 다른 구조와 비교했다.

그 결과 수용체의 감각 부위에 있는 100개 이상의 아미노산 가운데 어떤 것이 박테리아의 질소 고정 활동에 필요한 정확한 산소 농도를 감지하는지를 예측할 수 있었다.

연구진은 박테리아의 이런 능력을 유해 박테리아 퇴치용 맞춤형 신약 개발이나 농업 분야에 이용할 수 있을 것이라고 말했다.

<연합>