살리는 균, 죽이는 균, 서로 돕는 균

식물과 미생물의 공생에서 찾은 지구 생명체가 살아가는 법

류충민 저자(글)

플루토 · 2025년 04월 23일

책 소개

지구 역사에서 미생물은 인간이 나타나기 훨씬 전부터 존재하고 있었다. 그래서일까, 미생물이 없으면 식물과 동물, 인간은 도저히 살아갈 수 없다. 미생물은 식물의 생장뿐 아니라 심지어 인간의 기분에도 영향을 미친다. 얼마 전부터 인간의 감정에 영향을 미치는 호르몬을 생산하는 데 장내 미생물이 영향을 미친다는 사실이 하나둘 밝혀지고 있다. 미생물이 제대로 활동하지 못하면 인간은 감정적으로 예민해지고 감정 조절이 힘들어진다고 한다.
《살리는 균, 죽이는 균, 서로 돕는 균》은 전작 《좋은 균, 나쁜 균, 이상한 균》으로 많은 독자들의 관심을 모은 지은이 류충민 박사가 전하는, 미생물과 동식물의 상호작용에 관한 두 번째 이야기다.

작가정보

저자(글) 류충민

어린 시절에는 산으로 들로 뛰어다니며 자연과 함께 생활했다. 지금은 동료 과학자 그리고 크고 작은 생명체들과 상호작용하며 더 나은 세상을 꿈꾸는 미생물학자가 되었다. 미국 어번대학교에서 박사학위를 받았으며 한국생명공학연구원 감염병연구센터장으로 재직 중이다. 지은 책으로 《좋은 균, 나쁜 균, 이상한 균》이 있으며 《미생물 덕분이야》 시리즈를 번역 출간했다.
《식물병리학 저널The Plant Pathology Journal》 편집장을 역임했고, 《Frontiers in Plant Science》의 <식물-미생물 상호작용 세션>에서 편집장을 맡고 있다. 최근 한국과학기술한림원 정회원으로 선정되었으며 과학기술훈장 진보장을 수상했다.

목차

• 머리말
  
  프롤로그-맨눈으로는 보이지 않는 생물, 미생물!
  세균, 곰팡이, 바이러스
  미생물이 존재하는 이유
  미생물의 정체를 밝혀낸 선구자들
  초대받지 않은 손님을 막아라!
  중심원리 이야기
  DNA만으로 세균종 구분하기
  
  1 토마토의 해방일지-적과 싸울 것인가, 친구의 도움을 요청할 것인가
  풋마름병 관찰하기
  입장을 바꿔 랄스토니아 세균이 되어보자
  병을 이겨낸 단 하나의 토마토?
  틀린 그림 찾기
  세균들의 연합
  마지막 질문
  
  2 만남은 새로운 과학으로 가는 문-산소가 없어도 살아가는 세균 이야기
  똥을 삶아라!
  뭔가 새로운 것
  혐기세균은 어디에 있을까
  혐기세균이 벼 뿌리 근처에 많은 이유
  혐기세균의 결정인자는?
  
  3 땅은 네가 지난여름에 한 일을 알고 있다-흙도 기억할 수 있을까
  다시 만난 방울토마토
  식물은 알고 있다
  과학자들의 끝없는 경쟁
  토양의 기억법
  토양과 식물의 피드백
  서로 돕는 존재들
  
  4 모든 식물은 냄새를 풍긴다-세균들의 싱크로나이징
  근권 미생물들은 왜 멀리 있어도 비슷할까
  멀리 떨어진 친구에게 문자 보내기
  대조군이 모든 것이다
  이론과 현실의 차이
  식물들의 냄새
  
  5 소리로 식물병 막기
  만남
  식물도 소리를 들을 수 있을까
  소리 실험 이전에 필요한 것들
  토마토야, 제발 천천히 익어!
  식물이 소리를 듣는다는 것을 어떻게 알까
  소리로 식물의 병을 예방할 수 있을까
  식물이 말을 한다고?
  
  6 잘못 먹어서 좀비가 됐어!
  좀비 초파리-‘장은 내가 먹고 싶은 것을 먼저 안다’
  좀비 개미의 섬찟한 죽음
  좀비 식물
  정신질환과 장내 미생물
  
  7 나무와 스컹크의 공통점-냄새로 병을 진단할 수 있을까
  화상병의 기적적인 전략
  겨울잠과 여름잠을 자는 세균
  화상병을 어떻게 막을까
  범인은 냄새를 남긴다
  
  8 고정관념 깨뜨리기-식물의 병이 동물의 병이 될 수 있을까
  당연하다고 생각하는 것을 의심하기
  병에 대한 고정관념
  미친 생각 실험하기-식물의 병을 동물에게 접종하기
  대식세포, 얼음!
  단백질과 단백질의 싸움에서 승리하기
  아무도 하지 않은 실험을 논문으로 발표할 때의 어려움
  
  9 108번뇌와 항생제-새로운 항생물질 칵테일 찾기
  항생제 개발, 끝없는 윤회의 시작
  항생제에 관한 문제들
  세균의 아킬레스건 찾기
  폴리믹신 항생제의 역사
  잠자는 숲속의 항생제 깨우기
  폴리믹신 첨가제 108번 화합물
  폴리믹신은 108번을 어떻게 도울까
  항생제 개발의 모순 돌아보기
  
  10 균은 의외로 많은 일을 한다-플라스틱 분해 곤충 이야기
  조금 불편한 동물실험 모델 이야기
  생쥐 대신 나방을 선택하는 이유
  벌레들의 탈출
  애벌레에게 칵테일을 먹여보자
  알아서 플라스틱을 분해하는 곤충?
  파랑새 증후군
  물에 젖는 플라스틱 만들기
  
  11 대장암을 막기 위해 신종플루 치료제를 먹는다고?-물고기로 장내 미생물 연구하기
  모델 동물 이야기-물고기로 암 실험을 한다고?
  대장에 염증 일으키기
  물고기 안의 범인을 찾아라!
  에로모나스는 어떻게 장을 차지할 수 있었을까
  타미플루를 다르게 이용하기
  
  
  12 배 속의 균이 바꾼 내 모습-곤충의 변신은 무죄
  “박사님, 이상해요!”
  변태를 촉진하는 항생제
  그람양성균은 어떤 역할을 할까
  그람양성 장내구균이 가지고 있는 것은?
  번데기가 될 때 장내구균은 어떻게 줄어들까
  아직도 풀지 못한 숙제들
  
  13 세균 수프로 마스크 여드름을 막아라!-적의 적과 친구를 찾아라!
  과학은 ‘새로움’이라는 씨앗으로 시작한다
  마스크를 쓰면 여드름이 나는 이유
  산 너머 산
  사람으로부터 샘플을 모으는 시간
  여드름 세균의 출신은?
  항생제의 전철을 밟지 않으려면
  간접적 도움도 도움이다-적의 적은 친구
  
  맺음말
  참고문헌

추천사

• 이용환 교수 (서울대학교 농업생명과학대학)

  저자의 높은 학식과 풍부한 경험으로 풀어내는 미생물의 세계는 경이롭기까지 하다. 《살리는 균, 죽이는 균, 서로 돕는 균》은 오랫동안 식물 미생물을 연구한 나에게도 책을 읽는 동안 많은 즐거움과 새로움을 주었다. 미생물의 세계가 궁금한 중고등학생뿐만 아니라 대학생과 전문가 모두에게 매우 유익한 책이라 여겨진다. 이런 멋진 과학 교양도서가 있나 싶다.

• 브리지 마우흐-마니 (스위스 뇌샤텔대학교 생물학연구소)

  많은 독자, 특히 고등학생과 대학생들에게 《살리는 균, 죽이는 균, 서로 돕는 균》을 적극 추천한다. 저자는 미생물의 세계를 쉽게 이해할 수 있도록 훌륭하게 설명하면서도 과학적 정확성을 유지하며 미생물과 숙주 사이에 일어나는 다양한 상호작용을 다루고 있다. 이 책은 우리가 보지 못하고 알지 못했던 세계를 확대해 보여주는 돋보기와 같다.

책 속으로

지구에 존재하는 미생물들의 주요 기능은 유기물을 분해하는 것이다. 화성이나 달에는 미생물이 존재하지 않기 때문에 음식물을 쓰레기통에 넣더라도 영원히 그대로 남을 수 있다. 지구 상에서 유기물들이 썩으면서 냄새를 만드는 것도 어쩌면 축복인지 모른다. 지구 생태계에서 유기물이 분해되고 이산화탄소가 만들어지면 식물이 광합성을 하여 당을 만들어낸다. 이것을 동물이 먹으면 다시 미생물이 동물의 장 속에서 분해한다. 동물이 똥을 누면 다시 한번 미생물이 분해하여 다시 이산화탄소를 만든다. 이 과정에서 미생물들을 쏙 빼낸다면 어떤 일이 일어날까? 지구의 많은 생명을 미생물이 지탱하고 있다는 사실을 잊지 말아야 한다. -17~18쪽

내가 박사과정을 마치고 한국으로 돌아와 한때 집중했던 실험 중 하나는 곤충의 공격에 대항하기 위해 식물이 뿌리에서 특별한 물질을 분비하여 곤충을 막을 수 있는 유용 미생물을 끌어들인다는 것이었다. 이렇게 식물이 끌어들인 유용 미생물은 직접 곤충을 죽이거나 식물의 면역을 증가시켜 곤충의 공격을 막아낸다. -75쪽

병이 아니라 환경 스트레스에 의해서도, 다음 세대에 환경 스트레스에 대한 내성을 증가시키는 미생물이 토양 속에 존재하게 된다는 연구 결과도 보고되었다. 토양은 작년에 식물이 어떤 스트레스를 받았는지 고스란히 기억하고 있는 것이다. -78쪽

식물은 광합성으로 만든 포도당의 30퍼센트를 뿌리를 통해서 토양으로 누출한다. 왜 이런 쓸데없는 짓을 하는지는 아직 잘 모른다. 식물은 고생해서 만든 음식을 그냥 토양에 뿌려주는 자선가를 자처하고 있는 것이다. 왜 오랫동안 그렇게 해왔을까? 그 영양분의 대부분의 수요자는 뿌리에서 1밀리미터 내에 존재하는 미생물들이다. 그래서 이 1밀리미터 내에 식물과 함께 잘 적응한 미생물이 모여 살게 된 것이다. -80쪽

식물이 스트레스를 받아서 만든 페놀 물질들이 토양 속으로 흘러나오면 이를 극복할 수 있는 미생물들만 살아남고 식물과 계속해서 상호작용해왔을 것이다. 식물이 이들을 선택해서 자기 근처에 자라게 하는 이유는 식물 입장에서도 유리한 면이 있기 때문일 것이다. 상호작용은 한쪽만 이익을 보는 경우도 있지만 많은 경우 서로에게 이익을 준다. 그래서 공생이 두 생명체가 살아남는 데 큰 이득으로 작용할 수 있다. -83쪽

토양 속 미생물에 의해서 식물이 기억의 편린을 유지하는 것은 다시 봐도 신기한 일이다. 마치 문자를 가지지 못한 식물이 자손들을 위해서 토양에 새겨놓아 역사를 기록한 오벨리스크를 보는 듯한 느낌이다. 우리가 땅 위를 걸을 때 수만 년 동안의 기억이 발아래 차곡차곡 저장되어 있다는 것을 생각해보면 땅에 닿는 느낌이 새로워지지 않을까? -84쪽

자연은 하나의 미생물이 우점하는 것을 좋아하지 않는다. 우리 몸에서 한 미생물이 우점하는 현상이 일어난다면 우리는 그 미생물 때문에 더 이상 살기 힘들 것이다. 대부분의 병원균들이 이런 길을 간다. 인간의 면역은 하나의 미생물이 급격히 증가하지 못하게 막는 경향이 강하다. 그래서 생명체는 다양성 속에서 적당한 밀도를 이루며 서로 협력하며 살고 있다. 지구 전체로 보면 유일한 예외가 인간이다. -92쪽

식물은 늘 냄새를 풍긴다. 우리가 조금만 민감하게 식물에 다가가 코를 가까이 한다면 식물 고유의 냄새를 맡을 수 있다. 다양한 냄새를 풍기는 토마토는 그중 대표 선수다. -98쪽

식물이 곤충의 공격을 받으면 냄새를 풍겨 이웃 식물에게 경고하고 미리 대비하게 하는 것은 널리 알려진 사실이다. 이때 만들어진 냄새를 ‘곤충에 의해 유도된 식물 냄새herbivore-induced plant volatile, HIPV’라고 한다. 우리 연구의 의의는 미생물에 의해서도 이와 비슷한 일이 일어나는 사례를 보여준 것이다. 그래서 ‘미생물에 의해 유도된 식물 냄새Micorbe-induced plant volatile, MIPV’라는 말을 만들어 우리 실험실에서 최초로 사용하였다. 이제 비슷한 연구를 하는 과학자들은 이 단어를 사용할 것이다. -101쪽

동물이 아닌 식물은 소리를 어떻게 인지할까? 식물은 고막 비슷한 기관이나 더듬이 비슷한 구조도 없는데 말이다. 그리고 식물이 소리를 들을 수 있는지 인간이 어떻게 알 수 있을까? 움직이는 동물들이야 소리에 반응하는 것을 움직임으로 알 수 있지만, 움직이지 못하는 식물이 소리를 인식하는지를 어떻게 알 수 있다는 말인가? -106~107쪽

토마토가 익는 속도를 소리로 늦출 수 있다면 소비자들은 환경친화적인 방법으로 인식할 수도 있을 것이다. 장점은 또 있는데, 추가 비용이 들지 않는다. 그저 헤르츠가 일정한 ‘찡~’ 하는 기계음을 들려주기만 하면 되기 때문이다. 스피커만 있으면 끝이다. -110~111쪽

우리는 고요한 상자 안 애기장대에게 하루에 세 시간씩 10일 동안 10킬로헤르츠와 90데시벨의 소리를 계속 틀어준 후 풋마름병원 세균을 뿌리에 물 주듯이 부어주었다. 보통 10일이 지나면 식물이 시드는 증상이 나타나고, 20일이 지나면 모두 말라 죽는다. 그런데 소리를 들려준 애기장대의 경우 병이 들었어도 증상이 확실히 적었고 병징이 거의 없는 건강한 애기장대도 있었다. -115~116쪽

그러면 왜 식물은 소리를 듣게 되었을까? 자연계에서는 완두콩 뿌리가 지하수 흐르는 소리를 인식해서 뿌리가 그쪽으로 자라는 것을 관찰할 수 있다. 옥수수 뿌리도 100~300헤르츠에 반응하여 그쪽으로 움직이며 자라는 것이 관찰되었다. -116쪽

실험 결과 식물은 20~2,000킬로헤르츠의 소리를 냈다. 식물이 자라는 데는 물이 중요한데, 물이 없을 때 특별한 소리를 냈다. 물을 주지 않은 날이 길어질수록 소리가 더 크고 강해졌다. 가뭄 외에 가위로 잎을 자르거나 바이러스에 감염되도록 했을 때도 특별한 소리를 냈다. -118쪽

파이토플라스마에 감염된 식물에는 특이한 병징이 나타난다. 보통 병징은 식물이 죽거나 시들거나 색이 누렇게 바뀌는 것이지만 파이토플라스마 감염의 결과는 전혀 다르다. 오히려 잎이 더 무성하게 자라는 것이다. 그것도 일반적인 잎의 모양이 아닌 뾰족한 형태(마치 소나무잎과 같은)의 잎들이 과다하게 만들어진다. -135~136쪽

우리의 생각(자유의지)이라고 착각하는 많은 부분을 혹시 알지 못하는 다른 존재가 조종하고 있지는 않을까? 인간이라는 단일종이 아닌 미생물도 우리의 일부라고 생각하고, 이들의 역할에 우리의 행동과 생각도 할애해야 하지 않을까? 왜냐하면 미생물이 인간보다 훨씬 먼저 존재했고, 자신들의 경험을 다세포 생명체인 인간에게 전달하기 위해 다양한 방법으로 대화를 시도했을 것이라 여겨지기 때문이다. -137쪽

일부 우울증의 원인 중에는 장내 세균인 클로스트리듐이 내는 독소가 포함된다. 그래서 이들 세균을 항생제로 제거하면 우울증이 호전되는 것이다. 결국 정신질환의 원인 중 하나는 장내 미생물의 불균형이라는 이야기다. -139쪽

인간의 항생제 발견과 슈퍼박테리아의 출현은 너무나 당연한 결과다. 세균도 생물이기에 살아남기 위해 돌연변이를 통해서 자기 DNA를 변형시켜 (뼈는 없지만) 뼈를 깎는 노력을 한다. 그래서 현재는 인간과의 싸움에서 승리하는 것처럼 보인다. 세균이 완전히 승리한다면 인간은 항생제 이전의 시대로 돌아갈 수밖에 없다. -189쪽

꿀벌부채명나방 애벌레의 탈출이라는 우연치 않은 현상을 자세히 관찰한 덕분에 플라스틱을 분해할 수 있는 효소를 찾고 이를 적용할 기술까지 개발한 경험은 정말 운이 좋았다고밖에 할 수 없는 사건이었다. 무엇보다 실험실에서 일어나는 일들이 나와는 별개가 아니라 내가 찾고 있는 바로 그것일 수도 있다는 파랑새 증후군을 극복하려 한 것도 문제 해결에 큰 몫을 했다. 과학에서는 이렇듯 그저 우연이라고 생각한 것들이 필연적으로 얽혀 있다. -209쪽

우리의 발견을 다시 확인하기 위해, 꿀벌부채명나방에서 반코마이신으로 죽는 세균을 분리하여 추가 실험을 했다. 그람양성 세균이 없어졌을 때 변태가 빨라진다면, 반대로 그람양성 세균인 장내구균을 억지로 더 많이 넣어주면 변태 속도를 늦출 수 있을까? 그래서 장내에서 분리한 그람양성 세균을 장내에 넣어주니 변태 시기가 2~4일 정도 늦어졌다. 흥미롭게도, 꿀벌부채명나방의 장내에서 발견되지 않은 바실러스(낫토균으로 알려져 있다)를 장내에 넣어도 변태를 비슷하게 늦출 수 있었다. -234쪽

마스크 속에서 여드름을 유발하는 세균을 찾기 위해서 우리는 아주 기본적인 것부터 하나씩 점검하기로 했다. 피부에 염증을 일으키는 포도상구균과 같은 세균들이 어디에 사는지를 찾아보았다. 이들은 피부 깊숙한 모낭 속에 있으면서 갑자기 증식하고 독소를 만들어서 피부 세포를 공격한다. 이후 피부 세포는 이 문제를 해결하기 위해 염증을 일으켜 세균을 죽이려고 노력한다. 이 과정에서 피부에 염증 반응이 일어나는데, 이를 여드름이라고 부른다. 미생물학자로서 내가 처음 한 질문은 ‘이런 세균들은 왜 피부 깊이 숨어 있는가?’였다. -245~246쪽

출판사 서평

인간보다 먼저, 식물보다 먼저
지구에 나타난 생물, 바로 미생물!

세균에 매혹된 생물학자가 들려주는
다양한 미생물 이야기

살리기와 죽이기, 그리고 서로 돕기
미생물이 동식물과 함께 살아가는 기상천외한 방법들!


미생물, 지구의 모든 생물들을 이어주는 고리

지구 역사에서 미생물은 인간이 나타나기 훨씬 전부터 존재하고 있었다. 그래서일까, 미생물이 없으면 식물과 동물, 인간은 도저히 살아갈 수 없다. 미생물은 식물의 생장뿐 아니라 심지어 인간의 기분에도 영향을 미친다. 얼마 전부터 인간의 감정에 영향을 미치는 호르몬을 생산하는 데 장내 미생물이 영향을 미친다는 사실이 하나둘 밝혀지고 있다. 미생물이 제대로 활동하지 못하면 인간은 감정적으로 예민해지고 감정 조절이 힘들어진다고 한다.
《살리는 균, 죽이는 균, 서로 돕는 균》은 전작 《좋은 균, 나쁜 균, 이상한 균》으로 많은 독자들의 관심을 모은 지은이 류충민 박사가 전하는, 미생물과 동식물의 상호작용에 관한 두 번째 이야기다.

세계적 연구자가 낱낱이 밝혀주는 최신 미생물 이야기!

《살리는 균, 죽이는 균, 서로 돕는 균》은 세계적으로 폭넓게 연구 활동을 하며, 코로나19 팬데믹 시기에는 중앙재해대책본부를 통해 감염병에 관한 국제 협력사업을 주도했던 지은이가 자신의 연구 경험과 동료 과학자들의 최신 발견 등을 고스란히 담은 책이다. 전편에 이은 이 두 번째 책에서는 더 넓어진 시야로 새로운 내용을 이야기한다. 미생물에 대한 기본적 사실과 과학적 역사에 관한 내용을 시작으로 토마토의 병과 관련된 세균들의 연합, 산소가 없어도 살아가는 세균들, 토양과 식물의 피드백 현상, 식물들이 냄새로도 소통한다는 사실, 과학자들의 국제적 경쟁, 세균의 DNA에 관한 최신 연구 방법, 소리로 식물의 병을 예방할 수 있다는 기상천외한 연구 결과, 동충하초로도 유명한 좀비 개미를 만드는 곰팡이, 인간의 정신질환과 장내 미생물의 관계, 모든 항생제를 이겨내는 슈퍼박테리아에 대한 연구자로서의 고민, 자꾸 플라스틱을 갉아 먹고 탈출하는 곤충을 통해 알게 된 이야기, 곤충의 변태를 촉진하는 의외의 물질 등에 관한 놀라운 이야기를 펼쳐낸다. 그리고 많은 연구 결과를 현실에 적용해서 사람들의 삶을 안전하고 풍족하게 만들기 위한 과정과 고투를 담았다.
그럼으로써 학술적 연구로 검증된 과학적 교양을 전할 뿐 아니라 기초과학의 힘과 중요성에 관해 일깨우며, 과학 공부를 꿈꾸는 독자에게는 ‘과학을 연구하는 마음’에 대한 진지한 자세를 이야기한다.

살리는 균과 죽이는 균은 상황에 따라 달라진다!
- 놀랍도록 다양한 공존의 세계

여러 생물학 연구 결과에 따르면 살아 있는 유기체와 미생물의 관계는 하나의 큰 유기체처럼 얽혀 있으며, 이들은 영향을 주고받으며 살아간다. 장 속 세균처럼 사람의 몸속에 사는 전체 미생물들의 종류와 수가 그 사람의 건강은 물론 정서에까지 영향을 미친다는 연구 결과도 늘어나고 있다.
어떤 세균은 공생하는 기주를 이롭게 하고, 어떤 세균은 기주를 병들게 하거나 죽게 만드는 등 다양하게 행동한다. 가끔은 세균이 함께 살고 있는 인간을 포함한 동물, 그리고 식물들의 행동을 조절하는 현상도 발견된다. 때로는 친구처럼 때로는 원수처럼 동식물과 복잡하고 이상한 관계를 맺는 미생물들의 사례를 접하면, 만물의 영장이라며 자화자찬하고 다른 생명체에 안하무인인 우리가 겸손해져야 한다는 생각이 들 것이다.

어떻게 균형으로 나아갈까
- 함께 살아가는 존재를 외면할수록 인간의 삶은 위태로워진다!

인류는 자연계에서 미생물이 큰 역할을 해왔음을 최근에야 조금씩 이해하기 시작했다. 이전에 몰랐던 많은 동식물의 병의 원인이 그동안 상호작용해온 미생물의 불균형 때문이라는 사실도 밝혀지고 있다.
현재 생물 다양성은 무척이나 중요한 화두로 떠오른 상태다. 또한 조금씩 변하던 기후가 이제는 피부로 느낄 수 있을 정도로 가파르게 바뀌고 있다. 지은이는 그 이유는 인간이 다른 종과 상호작용하면서 살아가는 법을 배우지 못했기 때문이라고 진단한다. 하다못해 우리가 세수하는 세면대 밑 수도관 속에 만들어진 생물막을 보더라도 여러 균들이 환경과 유해 물질의 위협에서 살아남기 위해 힘을 합하고 있다. 사람들이 청소하여 그 환경을 무너뜨려도 며칠 내로 복구한다. 그래서 오래 살아남을 수 있었던 것이다.
《살리는 균, 죽이는 균, 서로 돕는 균》을 읽고 우리가 마지막으로 배울 수 있는 것은 과학적 호기심의 중요성과 자연에 대한 겸손이다. 이 책은 식물과 미생물들에 대한 기본적 지식을 전달하는 것은 물론 인간과 다른 생물들의 공존에 관해 다시 생각하고 겸손하게 만드는 재미있는 과학 입문서다.

기본정보

ISBN	9791188569816
발행(출시)일자	2025년 04월 23일
쪽수	272쪽
크기	147 * 210 * 17 mm
총권수	1권