곰 박사의 유쾌한 곰팡이 탐구

이화여자대학교와 서울대학교 환경대학원에서 환경공학을 공부하고 위스콘신-매디슨 대학교와 텍사스 에이앤엠 대학교에서 곰팡이 생물학을 공부하여 박사학위를 받았다. 지금은 충남 서천에 있는 국립해양생물자원관에서 바다곰팡이를 연구하고 있다.

첫 인사

1. 어디에나 있는, 우리는 곰팡이
식물도, 동물도 아닌!
가족과 친구 모두 합하면 150만 종
변화무쌍한 나의 몸

2. 맛있고 이상한 매력의 우리
우리는 맛있다
우리는 이상하다

3. 병도 주고 약도 주는 우리
우리는 위험하다 - 독버섯과 곰팡이독소
우리는 위험하다 2 - 식물들에게
우리는 위험하다 3 - 동물들에게도
우리는 위험하다 4 - 사람들에게
우리와 이별해야 한다면
우리는 치료한다
우리는 더불어 산다

4. 균류학자의 친구 - 실험실의 곰팡이들
모델 곰팡이들
실험실로 이사 온 곰팡이들의 편지

작별 인사

최초의 우리 조상님, 즉 곰팡이의 시조는 인류의 조상보다 지구상에 먼저 등장했고, 약 7~21억 년 전에 존재했을 것으로 추정된다. 이 숫자들이 너무 막연하다면 이렇게 비교해 보자. 지금은 더 이상 지구상에 존재하지 않는 공룡은 2억 2천백만 년 전에, 인류의 조상인 호모 사피엔스는 20만 년 전 지구상에 처음 출현하였다. 즉, 우리는 공룡이나 여러분의 조상이 이 세상에 등장하기 훨씬 전부터 존재했다. (21쪽)청량음료의 신맛은 어떻게 만들어질까? 식초라고 생각하진 않겠지? 그 맛을 내는 화합물은 우리가 만드는 구연산이다. 전 세계적으로 생산되는 구연산의 50퍼센트가 음료수에 이용되는데 특히 청량음료의 맛을 내고 내용물을 보존하기 위해(구연산이 지닌 산성 성분이 다른 미생물의 번식을 억제한다) 구연산이 널리 쓰인다. … 현재 산업 공정에 가장 널리 쓰이는 미생물은 바로 나의 가족인 아스퍼질러스 나이저이다. 아스퍼질러스 나이저는 실험실에서 배양했을 때에 검은색을 띠는 곰팡이다. 사람들은 아스퍼질러스 나이저의 포자를 거대한 탱크에 넣고 적절한 환경(영양분, 온도, 공기 등)에서 배양하여 많은 균사체를 얻은 후 그로부터 구연산을 추출한다. (52~53쪽) 나 같은 품종을 심는 것이 왜 당신이 질병을 유발하는 데 유리한가요?
옥시스포룸 유전적 배경이 같은 한 품종을 심으면 그 품종에 대해 감염성이 높은 병원균이 등장했을 때에 걷잡을 수 없이 질병이 퍼져 나가고, 결국 해당 품종이 멸종됩니다. 하지만 다양한 유전적 정보를 가진 품종을 심으면 일부는 여전히 나에게 감염되겠지만, 나머지 다른 품종은 내성이 있을 수 있거든요.
나 그렇다면 바나나의 유전적 다양성을 고려하는 것이 파나마병을 예방하는 일이 될 수 있겠군요? (88쪽)예전에도 나처럼 과학자들을 실망시켰던 곰팡이들이 있었던 모양이야. 과학자들이 배지의 구성, 배양 온도, 산소나 이산화탄소 농도까지 다양하게 바꾸어서 우리를 행복하게 해 주려고 했지만, 결국은 포기한 경우가 있는가 봐. 여기에 적응 못하는 나는 모델 곰팡이들이 존경스러워. 연구자들의 열정과 노력을 보면 조금 미안해해지지만, 나는 실험실에서 행복하지가 않거든. (150쪽)

우리는 이상하지만 맛있고 때론 위험하지만 공생한다 『나는 곰팡이다』는 환경 공학을 공부하다가 곰팡이 생물학을 전공한 보기 드문 여성 연구자인 저자 정다운 선생이 들려주는 곰팡이 이야기이다. 이 책에서 연구 대상인 아스퍼질러스 니둘란스의 목소리로, 때로는 곰팡이의 옛말인 ‘곰’ 박사로 명쾌하고도 유머러스하게 다양하고 변화무쌍한 곰팡이 세계를 펼쳐 보인다. 그리고 인간 중심이나 고정적인 관점에서 벗어나 서로 영향을 미치며 변화하고 공존하는 존재로 바라보자고 한다.
현재 지구에서 가장 큰 생물은 무엇일까? 무려 7,500~35,000톤 이상, 코끼리 1,000마리 정도의 무게를 자랑하는 이 생물은 곰팡이인 조개뽕나무버섯이다. 무성 생식을 하지만 환경에 따라 유성 생식을 하기도 하고, 대부분 움직이지 못하지만 어떤 곰팡이는 이동할 수도 있다. 무려 150만 종이나 되는 이 다양한 곰팡이들은 생물의 성분을 ‘분해’하고 여러 식물과 곤충 등과 공생하면서 지구 생태에서 매우 중요한 고리로서, 사람들과도 뗄 수 없는 관계를 맺어 왔다. 한식에 빠지지 않는 된장, 간장 등을 만드는 메주와 맥주와 와인 등 여러 주류의 발효에 곰팡이는 필수이다. 청량음료의 새큼한 맛을 내는 구연산과 항생제 페니실린 등 우리 일상 속 아주 많은 물건들이 곰팡이에서 유래하고 있다. 한편 중세 시대에 수많은 사람들이 죽고 장애를 입었던 중독의 원인 맥각이 바로 곰팡이독소이며 1800년대 중반 아일랜드 대기근의 원인이 되었던 감자역병균도 곰팡이의 친척이다. ‘그로 미셸’이라는 바나나의 한 종을 아예 멸종시켰던 곰팡이는 조금씩 변화하며 지금 우리가 먹는 카벤디시 종을 위협하고 있는 것처럼 위험하기도 하다.
『나는 곰팡이다』는 곰팡이에 대한 지식을 알려 주면서 생물학의 기본 개념과 연구 방법도 자연스럽게 습득할 수 있게 해 준다. 또한 곰팡이의 다양한 속성이 인류의 역사와 사회에 어떤 사건을 일으켰는지 들려주어 통합과학을 공부하는 십대들과 어른들에게 색다른 시야를 갖게 해 줄 수 있을 것이다. 저자는 무엇보다 곰팡이가 우리에게 끼치는 의미나 영향은 언제나 변화할 수 있다고 이야기한다. 곰팡이는 물론 모든 생물에 대해 보다 큰 ‘그림’에서 보자며 인간 중심의 관점에서 벗어날 것을 제안하는 것이다. 십대와 성인을 위한 새로운 과학 교양 ‘너머학교 과학교실 시리즈’의 첫 책이다. 곰팡이는 이상하지만 맛있는 매력의 소유자『나는 곰팡이다』는 생물이란 무엇이며 동물과 식물의 차이는 무엇일까 물으며 시작한다. 세포로 이루어져 있고 대사 활동을 하며 환경에 적절하게 맞추어 생존과 번식을 하는 존재가 바로 생물이며, 동물처럼 움직이지는 못하지만 식물처럼 스스로 영양분을 만들지는 못하는 곰팡이는 식물도 동물도 아닌 균계에 속하는 생물이라고 명쾌하게 정의하면서 시작한다. 곰팡이 아스퍼질러스 니둘란스를 화자로 삼아 가족, 친척, 친구, 먼 친구 등등 직관적으로 이해되는 비유를 동원하며 모두 150만여 종에 달하는 방대한 곰팡이의 세계로 경쾌하고 유머러스하게 독자들을 이끈다. 마지막으로 거의 어울리지 않지만 인사는 하고 지내는 친구들인 병꼴균류가 있다. 나는 이 친구들이 좀 부럽다. 왜냐 하면 이 친구들은 대부분의 곰팡이와 달리 움직일 수 있기 때문이다. 병꼴균류는 유주포자낭이라는 기관에서 유주포자를 만드는데, 이 포자에 편모라는 운동기관이 발달해 있어 움직일 수 있다.(25~26쪽)화자 아스퍼질러스는 곰팡이 하면 가장 먼저 떠오르는 것이 버섯일 것이고, 맛있다는 매력이 가장 자랑할 만하다고 말한다. 그런데 곰팡이가 인간의 음식에서 더욱 중요한 것은 ‘발효’를 돕는다는 것이라고 한다. 된장, 간장, 고추장을 만드는 메주의 발효, 치즈 종류, 빵을 부풀게 하는 효모, 맥주와 와인 등 알코올 발효에도 곰팡이의 활약이 없어서는 안 된다는 것이다. 음식에 이렇게 많이 쓰이는지 새삼 놀라는 순간 먹물을 뚝뚝 떨구는 먹물버섯, 환각을 일으키는 실로사이빈 버섯, 야광 버섯 등 흥미로운 상상력을 발휘하게 하는 버섯과 곰팡이의 야릇한 면모를 소개해 준다. 이런 면모들을 읽다 보면 곰팡이에 대한 선입견이 서서히 바뀌게 될 것이다.어떤 곰팡이들은 위험하지만 어떤 곰팡이들은 치료한다 하지만 생명체에 곰팡이가 피는 것은 보기에만 안 좋은 것이 아니라 그 대상 생명체의 건강이나 면역 여부 등에 따라 꽤나 위험할 수 있다. 이 책에서는 화자 곰팡이가 위험한 곰팡이를 만나 나눈 가상의 인터뷰라는 독특한 시도로 흥미진진하게 전해 준다.
우리가 흔히 곰팡이로 인한 병으로 떠올리는 무좀이나 피부병, 염증 등은 조금 불편한 정도이다. 하지만 중세 브뤼헐의 「구걸하는 사람들」 그림에 나오는 장애를 입은 사람들이 맥각이라는 곰팡이독소 중독 때문임을 알게 되면 곰팡이가 위험하다는 말이 실감날 것이다. 현대에 전신 감염, 고열 등을 일으켜 때로 죽음까지 이르게 하는 계곡열의 원인이 콕시디오이드 이미티스 등인데, 이처럼 위험한 감염은 제법 많이 일어난다. 곰팡이는 특히 벼, 포도, 바나나, 감자 등 식물에 큰 피해를 일으킨다. 쌀을 주식으로 하는 우리나라 70년대까지 곰팡이인 벼도열균이 일으키는 벼도열병 예방이 국가적인 일이 될 정도로 위협적이었다고 한다. 또 푸사리움 옥시스포룸이라는 곰팡이는 바나나의 한 종인 ‘그로 미셸’을 완전히 멸종시키기도 했다. 이 사례는 사람들이 효율성을 위해 한 종만을 재배했기 때문에 감염이 이토록 치명적이었다며 유전적 다양성이 얼마나 중요한지를 환기시켜 준다. 또 무엇보다 곰팡이는 생명체가 건강하기만 하다면 치명적이지 않은 경우가 훨씬 더 많다는 것은 평소 우리를 둘러싼 환경을 어떻게 유지할 것인가에 대해서도 생각해 보게 해 준다. ‘다중이용시설 등의 실내 공기질 관리법’ 에 따라, 의료 기관, 요양원, 어린이집, 도서관, 백화점, 지하철역 등에 사는 우리에 대한 조사가 있었 다. 그 결과 지난 10년간 대한민국의 다중이용시설에서의 실내 곰팡이 농도는 세계보건기구 기준을 만족시키는 것으로 나타났다. (…) 우리에 의한 실내 대기오염은 점점 많은 사람들에게 영향을 미칠 것이다. (121쪽)이렇게 위험한 측면 때문에 겁을 먹을 필요는 없다. 사실 곰팡이는 치료제나 약으로 활용되어 왔다. 과학책에 빠지지 않고 나오는 알렉산더 플레밍의 페니실린 발명 이야기는 다시 들어도 흥미진진하다. 실험실에서 뚜껑을 덮지 않아 페니실리움 곰팡이가 실험 접시에 앉았고 그 주변에는 세균이 살지 못한다는 것을 알게 된 플레밍이 항생제 페니실린을 발견하게 되었던 것이다. 과학자들은 다양한 환경의 곰팡이를 채집하여 연구한 결과 콜레스테롤을 낮추는 고지혈증 치료제, 장기이식 환자를 위한 면역억제제 등을 만들어 내었다. 곰팡이의 다양한 속성들이 사람들과 동식물에게 도움이 되고 있는 것이다. 모델이 되는 곰팡이들과 곰팡이 박사의 탐구 『나는 곰팡이다』를 읽다 보면 저자인 정다운 선생님을 비롯한 곰팡이 생물학 박사들이 하는 다양하고 흥미로운 연구의 세계를 들여다볼 수 있다. 바로 곰팡이의 모델 생물로서의 특성 덕분이다. 화자인 아스퍼질러스가 ‘곰팡이 박사에 대한 의리로’ 실험실에 대해 들려주는 이야기는 생물학 실험의 기초 개념과 지식, 또 실제 실험 방법을 흥미롭게 알려 준다.
곰팡이는 여러 생명 현상 연구의 모델 생물이다. 모델 생물이란 그 생물의 특성, 질병, 현상 등을 연구하기 위해 간접적으로 이용되는 생물로, 작은 크기, 대상 생물과 생물학적으로 유사, 짧은 세대, 실험실 환경에도 기르고 관리하기 쉬워야 하는 등의 조건이 필요하다고 한다. 다른 곰팡이를 연구하기 위한 모델 역할도 하지만 효모가 알츠하이머 질병 연구의 모델이며 맥주를 만드는 분열효모는 세포주기 연구 분야에서 모델 생물이라는 것은 흥미롭다. 이들 연구를 통해 노벨상을 받은 경우도 여럿이다. 붉은빵곰팡이인 뉴로스포라 크라사를 이용하여 ‘하나의 유전자, 하나의 효소’ 이론을 세운 동로로 1985년 노벨상을 수상하였습니다. 비들과 테이텀은 뉴로스포라 크라사의 유전자를 변형시켜 돌연변이를 만들고, 이 돌연변이들의 대사 작용에 어떤 문제점이 있는지 관찰하였습니다. … 이 연구는 분자생물학의 중요한 토대가 되었습니다. (152쪽)『나는 곰팡이다』 본문에는 저자 정다운 박사가 직접 찍은 신비로운 형태와 색의 포자 및 발아체 사진과 희귀한 버섯과 동물 사진, 이해를 돕는 삽화 등 볼거리가 풍부하다. 본문과 별도로 ‘곰 박사의 연구 노트’ 코너를 만들어 독자들이 곰팡이를 직접 탐구해 볼 수 있는 다양한 활동과 방사능 표지 생물로서의 역할, 과학자들의 최신 연구 성과 등등 한 걸음 더 들어간 정보들을 담았다.너머학교 과학교실 시리즈 첫 책 ‘너머학교 과학교실’ 시리즈는 과학적 지식이 점점 더 일상과 밀접해지고 과학적 관점과 사고력을 갖는 것이 시민이 알아야 하는 교양이 된 시대를 맞아 보다 쉽게, 그리고 더 넓은 관점으로 과학을 만나게 하자는 문제의식으로 기획되었다. 첫 책 『나는 곰팡이다』를 시작으로 『꼭 알아야 할 화학합성물 이야기』(가제), 『싱크홀과 땅 속 세계』(가제) 등의 책들이 이어 출간될 예정이다.