메타게놈’(metagenome)을 통한 미생물 유전자원 확보

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Unknown DNA　cloning : ‘메타게놈’(metagenome)을 통한 미생물 유전자원 확보
지구 생물체의 약 60%를 차지하는 미생물은 자연계 곳곳에 존재하면서 그 종과 기능의 다양성으로 인해 지구 생태계에서 아주 중요한 역할을 하고 있다. 예를 들면 모든 생물체는 DNA와 RNA, 단백질 등으로 구성돼 있는데, 이들은 모두 질소(N)를 포함하고 있다. 그런데 식물과 동물의 체내에는 원래 질소가 없다. 공기 중의 질소가 ‘생물학적 질소고정’이라는 과정을 통해 식물이 이용할 수 있는 형태로 변형되며, 동물은 이런 식물을 통해 질소를 섭취한다. 지구에서 이런 기능을 할 수 있는 것은 미생물뿐이다. 특히 뿌리혹박테리아라는 미생물은 콩과식물과 공생하며 공기 중의 질소를 효율적으로 전달한다. 이는 콩과식물이 다른 식물보다 더 잘 자랄 수 있는 이유가 되기도 한다. 결국 미생물은 식물 생장에 필요한 요소비료의 역할을 하고 있는 것이다. 1683년 네덜란드의 박물학자 레벤후크가 처음으로 현미경을 이용해 세균의 모습을 눈으로 관찰하고, 1875년에 독일의 미생물학자인 슈레터가 미생물의 순수배양에 성공한 이후로 인류는 미생물을 실험실 내에서 인공적으로 배양할 수 있게 됐다. 일반적으로 미생물 유전자를 연구하고 이용하기 위해서는 먼저 미생물을 순수 분리한 후 이를 대량으로 배양하거나, 배양된 균체로부터 DNA를 추출해 유전공학적인 방법으로 변형시킨다. 하지만 최근에는 이런 방법이 극히 제한된 미생물에게만 적용된다는 사실이 알려지고 있다. 1984년 미국의 미생물학자인 콜웰은 콜레라균을 이용한 실험을 통해 자연계에 존재하는 미생물은 일부만이 실험실의 인공적인 조건에서 배양이 가능하며, 나머지 대다수의 많은 미생물은 실험실에서 배양되지 않는다는 가설을 발표했다. 채집한 표본을 형광으로 염색해보면, 실제로 무수히 많은 미생물이 존재한다는 사실을 알 수 있으며 그 수를 직접 세어볼 수도 있다.

참고 자료

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http://bric.postech.ac.kr/myboard/read.php?id=38478&Board=exp_qna
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http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=516123&cid=42407&categoryId=42407
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http://imsnu.snu.ac.kr/~pbblab/news/dongasci2003_4.htm
극단 환경에서 잘 자라는 미생물의 GC함량의 비교연구, 박은경, 이화여자대학교, 1988.2