전기뱀장어 같은 ‘전류 박테리아’ 발견…의학 변화 이룰까 [핵잼 사이언스]

생명체에도 전류가 흐른다. 생체 전기는 주로 신경과 근육을 움직이는 데 사용된다. 심장에 있는 한 쌍의 심방과 심실이 규칙적으로 뛸 수 있는 것도 주기적인 전기 신호 덕분이다. 이때 생기는 심전도는 심장 상태를 알 수 있는 중요한 지표가 된다. 전기뱀장어처럼 먹이를 사냥하거나 스스로를 보호하기 위해 생체 전기를 활용하는 생물도 있다.

가장 기발한 생체 전기 생물은 바로 전도성 박테리아다. 몸 전체에 전기가 통하는 전도성 박테리아 중에는 아예 전선 모양으로 생긴 케이블 박테리아도 있다.

케이블 박테리아의 표면은 전기가 매우 잘 통하는 생물학적 소재로 이뤄져 줄줄이 이으면 하나의 살아 있는 전선 역할을 하기도 한다. 길이가 3㎝ 정도로 인간 기준이라면 매우 짧지만 박테리아 기준으로 보면 1000개 박테리아 이상이 이어진 긴 전선과도 같다.

이런 생체 전선을 만든 이유는 진흙 속의 황화수소(H₂S)를 에너지원으로 삼기 때문이다. 케이블 박테리아는 진흙 아래층에서 황화수소를 산화시키기 위해 남는 전자를 올려보낸 수소 이온과 반응시킨다. 화학반응식으로는 4H₂O + H₂S→10H+ + SO₄-²다. 전도성 높은 생체 분자로 먼 거리에서도 산화-환원 반응에 참여하는 박테리아는 과학자들의 관심을 끈다.

미국 오리건주립대학의 박사후 연구원인 쳉 리 박사와 클레어 레이머스 교수가 이끄는 연구팀은 오리건주(州)의 해안에서 새로운 케이블 박테리아를 발견하고 ‘카 일렉트로스릭스 야코넨시스’(Ca. Electrothrix yaqonensis)라는 이름을 붙였다.

이 지역의 원주민인 야코나 부족의 이름을 딴 이 케이블 박테리아는 니켈을 포함한 전도성 생체 분자를 이용해 저항을 줄이고 전자를 쉽게 이동시킨다. 이들은 케이블 박테리아라는 이름답게 실제 생김새도 케이블처럼 생겼다.

과학자들이 케이블 박테리아에 대해 관심이 많은 이유는 의학이나 생체공학적으로 응용 가능성이 있기 때문이다. 전도성 생체 분자를 이용하면 시간이 지나면 몸속에서 저절로 흡수돼 사라지는 생분해성 센서나, 임무를 마치면 소화되는 마이크로 로봇을 만들기 쉬워진다.

또 세포나 조직에 쉽게 통합될 수 있는 생체 전선을 이용해 연구나 치료 목적으로 사용하는 날이 올지도 모른다. 연구팀은 이번에 발견된 신종 케이블 박테리아가 전도성 생체 분자의 활용 가능성을 더 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com