발트해 해초가 항생제 공급원인가?
해초의 미생물 군집은 저항성 병원체에도 놀라울 정도로 잘 작동한다.
발트해에서 자라는 해초는 바다를 깨끗하게 유지할 뿐만 아니라 저항성 병원균과 싸우는 데도 도움이 될 수 있다. 테스트 결과에 따르면 이 바다 식물의 잎에는 강력한 항균제를 생산하는 미생물이 서식하는 것으로 나타났다. 해조류 미생물군집의 추출물은 병원균 MRSA와 같은 저항성 병원체에도 효과적이었다. 이는 바다에 대한 해초의 중요성뿐만 아니라 의학으로서의 잠재력도 강조한다.
▲ 해초 초원은 귀중한 서식지이자 CO2를 삼킬 뿐만 아니라 위험한 병원균으로부터 우리를 보호하는 데도 도움이 될 수 있다. © Sarah Kaehlert/ GEOMAR
다른 많은 식물 기반 바다 생물과 달리 바다 풀은 조류가 아니라 이전에 육지에 살던 꽃식물이 바다로 돌아간 것이다. 이 식물의 수중 초원은 생태학적으로나 경제적으로 매우 중요하다. 이 식물은 수많은 해양 동물의 서식지이자 종묘장이며, 다량의 산소를 생산하고 물에서 오염 물질을 걸러낸다. 광합성 덕분에 해초는 중요한 기후 완충 장치이기도 하다. 1㎢(평방킬로미터)의 해초는 육상 산림보다 거의 두 배에 달하는 탄소를 저장한다.
해조류의 항균효과 뒤에는 무엇이 있을까?
또한 해초에는 또 다른 효과가 있다. 해수에서 병원균을 정화하는 효과도 있는 것 같다. 예를 들어, 인도네시아 해초 초원에 있는 유해 박테리아의 밀도는 몇 년 전에 해양 연구자들이 발견한 것처럼 초원 밖의 바닷물에 있는 유해 박테리아의 밀도의 절반에 불과하다. 예를 들어 발트해의 자생 해초 초원은 대장균, 장구균, 살모넬라 및 비브리오와 같은 병원균의 밀도를 현저히 감소시킨다.
그런데 해초는 어떻게 이런 일을 할까?
GEOMAR 헬름홀츠 해양 연구 센터 킬(Kiel)의 데니즈 타스데미르(Deniz Tasdemir)가 이끄는 팀은 이제 발트해에서 흔히 볼 수 있는 해초 Zostera 선착장을 사용해 이를 더 자세히 조사했다. 그들은 해초 자체가 생산하는 활성 성분보다는 식물 내부와 식물에 서식하는 미생물 군집에 초점을 맞췄다. 잘 알려진 많은 항생제는 원래 박테리아나 곰팡이가 경쟁 미생물에 맞서 개발한 화학 물질을 기반으로 한다.
일반 항생제보다 효과적
연구를 위해 연구자들은 해초 잎과 뿌리 샘플을 채취하여 88종의 박테리아와 곰팡이를 식별했다. 그런 다음 연구팀은 인간, 어류 그리고 식물의 알려진 박테리아 병원체에 대한 효과를 확인하기 위해 이러한 미생물 군집의 다양한 추출물을 테스트했다. 여기에는 또한 배설물 박테리아, 비브리오 속의 설사병 및 콜레라 병원체, 다제내성 병원균 MRSA가 포함됐다.
특히 해초 잎 표면의 박테리아는 위험한 병원균에 대해서도 강력한 항균 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 테스트에서 이들 미생물은 예를 들어 분변 박테리아와 비브리오 병원균을 효과적으로 죽였으며 심지어 저항성 MRSA 균주에도 작용했다. Tasdemir와 그녀의 동료들이 보고한 바와 같이, 해초 잎에서 발견되는 일부 유형의 박테리아는 암피실린이나 클로람페니콜과 같은 일반적인 항생제보다 이러한 병원체를 몇 배 더 효과적으로 억제하기도 했다.
▲ 연구 개요도 (출처:관련논문 Epiphytic and endophytic microbiome of the seagrass Zostera marina: Do they contribute to pathogen reduction in seawater? / Science of The Total Environment Volume 908, 15 January 2024, 168422)
활성 성분은 아직 대부분 밝혀지지 않았다.
또한 흥미로운 사실은 해초 미생물군집에 의해 생산되는 대부분의 활성 성분이 아직 의학계에 알려지지 않았다는 것이다. 연구원들은 “대량의 컴퓨터 지원 및 수동 분석과 비교 접근 방식을 사용했음에도 불구하고 몇 가지 연관성만 식별할 수 있었다”며 "이것은 추출물에 새로운 화학 물질이 포함되어 있음을 나타낸다"고 보고 했다.
Tasdemir와 그녀의 팀은 이제 이러한 새로운 분자를 분리하고 화학 구조를 식별하며 미래 항생제로서의 잠재력을 더 자세히 평가하는 과정에 있다. 그들은 이것을 이전에 미개척된 해초 관련 활성 성분의 보고의 시작일 뿐이라고 본다. Tasdemir는 "우리에게 이것은 빙산의 일각에 불과하다"고 말했다. “우리는 현재 추가 화학 및 미생물군집 관련 메커니즘과 이것이 실험실과 바다에서 해초의 위생 효과에 어떻게 기여할 수 있는지에 대해 국제 팀에서 집중적으로 협력하고 있다.”
우리의 해초 초원을 보호하세요!
연구팀에 따르면, 그들의 결과는 손상되지 않은 해초 층이 해양 환경뿐만 아니라 우리 자신의 건강에도 얼마나 중요한지를 강조한다. 기후 변화와 바다의 온난화로 인해 병원성 박테리아가 물 속에 점점 더 많이 퍼지고 있다. 분석 결과에 따르면 특히 발트해는 여름에 비브리오 박테리아와 기타 병원균으로 오염되는 일이 점점 늘어나고 있다.
Tasdemir와 그녀의 동료들은 "해초가 병원균을 필터링하는 효과는 바다와 인간의 건강에 큰 도움이 된다"며 "해초의 이러한 자연적 '위생 서비스'는 예를 들어 물고기와 홍합의 양식에 추가적인 이점을 제공하므로 더 건강하고 지속 가능해진다. 따라서 해초 초원의 보호와 복원이 그 어느 때보다 중요하다"고 말했다.
(Science of the Total Environment, 2024; doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.168422)
출처: GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel