10. 미생물의 분류와 명명법

생물공학이란 무엇인지 앞선 포스팅에서 생물공학의 흐름과 생산물들에 대하여 알아보았다면, 이제는 생물공학 실험실에서 기초부터 공부하는 마음으로 생물공학 생산물의 시작점 "미생물"부터 살펴보도록 하겠습니다.

A. 미생물 분류

미생물은 사람의 눈으로 직접 알아볼 수 없을 정도로 작지만 생명을 유지하면서 증식합니다. 미생물은 크게 원생동물과 같은 동물계(動物界) 미생물과 식물계(植物界) 미생물로 나뉩니다. 미생물 반응 과정에서 일반적으로 사용되는 유용한 미생물은 식물계에 속합니다.
미생물 분류의 기본 단위는 종(種, species; sp.)이며, 유사한 종들이 모여 속(屬, genus)을 형성합니다. 또한, 속보다 큰 단위는 과(科, family)•목(目, order)•강(綱, class)•문(門, phylum 또는 division)•계(界, kingdom)로 나뉩니다.
이 7단계 사이에 아문(亞門)•아강(亞綱)•아목(亞目)•아과(亞科)•아속(屬)을 사용하여 더 작은 범주로 나눌 수 있으며, 종(種) 아래에서는 아종(亞種) 이외의 변종(種, variety; var.)•품종(品種)•형(型)으로 나눌 수 있습니다. 또한 일반적으로 형태학적 차이에 따라 세균•방선균•곰팡이(사상균)•효모•조류(藻類)로 분류됩니다.

 

B. 미생물 명명법

미생물의 명명(命名)은 일반적으로 Linne의 이명법(二名法, binominal nomenclature)을 기반으로 합니다. 이는 대문자로 시작하는 속명(屬名)과 소문자로 시작하는 종명(種名)으로 구성되며, 이탤릭체로 작성됩니다.
변종(種) 또는 아종(亞)은 삼명법(三名法, trinominal nomenclature)을 사용합니다. 균주가 미생물 보존 기관에 보관된 표준 균주(type culture)인 경우 균주의 이름 뒤에 기관의 약어와 등록 번호가 붙습니다.
일반적으로 사용되는 종은 학명 외에도 상용명 또는 속명(俗名)을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, Aspergillus oryzae는 "코오지군", Saccharomyces cerevisiae에는 "빵 효모", Penicillium 속의 곰팡이는 "푸른곰팡이", Escherichia coli은 "대장균", Bacillus subtilis은 "고초균", Lactobacillus 속의 박테리아는 "유산균", Acetobacter 속의 세균은 '초산균' 등이 있습니다.

 

C. 미생물 보존 기관

미생물의 산업적 사용이 활발해지면서 고대부터 전 세계적으로 많은 미생물 보존 기관이 설립되었습니다. 가장 널리 알려진 균주 보존 기관으로는 미국의 NRRL, 미국의 ATCC, 네덜란드의 CBS, 일본의 JFCC6 등이 있습니다.
국내에서는 유용 균주 보존을 위해 1967년 종균협회(KFCC, KCCM)를 설립하고 미생물 균주를 보존-사용하고 있습니다. 이후 1985년 한국생명공학연구원(KRIBB)에 유전자은행(Gene Bank, KCTC)을 설립-운영하고 있습니다. 또한 다른 대학 및 연구기관에서도 유용 균주의 용도에 따라 보관-관리하고 있습니다.
한국종균협회 산하 한국미생물보전센터(KCCM)에는 4,300종 이상의 균주(2004종)가 보관되어 있습니다. 또한 한국생명공학연구원 유전자은행(KCTC)에는 11,700주(2004종)가 보관되어 있습니다.
전 세계적으로 유전자 보존에 대한 관심이 증가함에 따라, 유전 자원을 확보하고 보존하기 위해 한국에 더 많은 연구 투자가 필요할 것입니다.

 

D. 미생물 분류

생물 산업에서 주로 사용되는 미생물은 분류학적으로 식물계에 속합니다. 식물계(plant kingdom)는 다시 엽상식물(thallophyta)•선태식물(bryophyta)•양치식물(pteridophyta)과 종자식물(spermatophyta)로 나뉩니다. 그리고 엽상식물은 균류(fungi)•조류(algae)•지의류(lichens)로 분류됩니다.
그중에서 생물 산업에서 사용되는 대표적인 미생물의 분류 방법은 그 형태에 따라 크게 균류(fungi)와 조류(algae)로 나뉩니다.
또한 세포와 조직의 분화 정도에 따라 나눌 수 있습니다. 즉, 생물학적 시스템은 동물, 식물, 원생생물로 나눌 수 있으며 미생물도 원생생물에 포함될 수 있습니다. 미생물은 다시 동물과 식물처럼 분화된 핵을 가진 진핵생물(眞核生物,eucaryote; true nucleus)과 원시 상태의 핵을 가진 원핵생물(原核生物,procaryote; before nucleus)로 나뉩니다. 원핵생물은 진정세균(eubacteria)과 고세균(古細菌, archaebacteria)으로 세분화됩니다.
고고학적 박테리아에는 메탄균•호염균(halophiles)•호열호산성균(thermoacidophiles)이 포함되며, 이들은 최근에 일반 박테리아와 다르다는 것이 밝혀졌습니다.
원핵세포는 막(membrane)이 제대로 발달하지 못하고 세포 내부의 소기관(organelle)이 명확하게 구분되지 않는 특징이 있습니다. 
유전 정보 발현 메커니즘은 기본적으로 동일한 유전자 코드를 가지고 있지만 진핵생물에 널리 분포하는 것으로 알려진 인트론(intron)은 원핵생물 유전자에서는 발견되지 않습니다. 생물공학의 주요 미생물은 박테리아, 방선균(放線菌), 효모, 곰팡이입니다.

 

미생물의 명명법을 통해 수없이 많은 미생물이 존재하고 유전 자원으로서 보존되고 있다는 사실을 알 수 있었습니다. 다음 포스팅에서는 생물공학에서 주로 사용되는 미생물인 박테리아와 효모, 곰팡이에 대하여 알아보도록 하겠습니다.