단세포 미생물 ‘효모’의 활약, 그 정도였어?

‘효모’라는 이름의 미생물은 수천 년 전부터, 세계 곳곳에서 밀가루 반죽을 부풀리고 알코올을 만들어왔다. 달콤한 것만 주어지면 부지런히 그런 일을 했다. 사람들은 효모가 없었으면 부드러운 빵을 먹지 못하고, 정신을 황홀하게 하는 술도 마시지 못했을 것이다.

◇19세기에 ‘미생물 정체’ 밝혀져

효모도 자기가 살자고 한 일이었다. 효모도 다른 생물처럼 호흡을 통해 에너지를 얻지만, 산소가 없는 곳에선 호흡 대신 발효를 활용한다. 그렇게 당(糖)을 분해하는 과정에서 이산화탄소와 에탄올을 만들었다. 이산화탄소는 빵을 부풀리고, 에탄올은 술의 재료가 됐다.

사람들 대부분은 효모가 생물인지, 그냥 고운 가루 같은 물질인지 헷갈리지만, 효모는 진화 계통상 세균과는 멀면서, 곰팡이와는 비교적 가까운 단세포의 진핵생물이다. 효모는 3~4㎛(마이크로미터) 크기의 세포 하나로 이루어진 단세포 생물이다. 아울러 사람과 가장 오랫동안, 가장 가까웠던 미생물이기도 하다. 그러다 보니, 19세기의 학자 루이 파스퇴르 등에 의해 미생물로서의 정체가 밝혀진 뒤 과학자들의 집중적 연구 대상이었다. 아울러 인간이 접근하기 어려운 마이크로 세계에서, 인간의 뜻에 맞추어 활동해주는 대리인의 역할도 수행한다.

◇의약품 생산 ‘공장’ 역할도

예컨대 3년 전엔 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 효모를 이용해 수소를 생산하는 방법을 개발해 발표했다. 수소는 탁월한 에너지 공급원 후보인데, 수소를 얻기 위해선 물을 전기 분해해야 한다. 물에 전기를 흘려 수소를 분리해내는 것이다. 그런데 물 분자 속 수소와 산소는 강하게 결합하고 있어서, 둘을 분해하려면 백금이나 이리듐 같은 촉매가 필요했다. 이런 귀금속 촉매는 너무 비싸다. 그런데 국내 연구진이 폐기된 효모의 ‘잔해’를 이용해 물 전기 분해를 가능하게 해주는 촉매 물질을 만든 것이다.

효모는 의약품을 생산하는 ‘공장’ 역할을 하기도 한다. 마약의 재료로 쓰이기도 하는 양귀비의 특정 유전자를 효모에 집어넣고, 효모 안에서 이뤄지는 반응을 관리하고 조절해 진통제 성분을 만들어 내는 식이다. 사전에 유전자 편집을 통해 효모를 ‘조작’하는 게 먼저다. 미국 스탠퍼드대 크리스티나 스몰케 교수의 연구다.

마이크로바이옴 연구를 통해 미생물과 인간의 공존이 어느 때보다 주목받고 있다. 오랫동안 사람들을 위해 빵을 부풀리고 술을 만들어온 단세포 미생물 효모에 대한 고마움이 새삼스러운 이유다.