극한한 온도에서 살아가는 극호열균에 대해서
방금 원핵생물 질문 관련 답변에서 극호염균, 극호열균을 잠시 찾아보니 극호열균의 경우에 생명의 기원을 연구하는데 중요한 도구로 활용될 수 있다는데 실제로 이와 같은 연구가 진행되고 있나요? 극호염균이나 극호열균 등은 의학, 환경보전, 산업 등 다양한 분야에서 응용 가능성을 제공한다는데 어떠한 예가 있나요?
극호열균은 극도로 높은 온도에서 살아가는 미생물로 생명의 기원에 대한 연구에서 중요한 비중을 차지합니다. 이들은 초기 지구의 극한 환경에서 생명이 어떻게 존재할 수 있었는지에 대한 통찰을 제공합니다. 실제로 극호열균과 같은 극한 미생물은 생화학적 과정과 효소의 내열성을 연구하는데 사용되며, 이는 의학, 환경보전 그리고 산업분야에 적용될 수 있습니다.
초고온성 미생물은 최소 80℃가 넘는 곳에서 사는 미생물을 말하며, 이 생물은 1980년대 해저 화산 분출구 지역에서 독일의 스테터 박사에 의해 최초로 발견된 뒤로 현재까지 수십 종이 발견되었습니다. 파이롤로부스 퓨마리, 써모토가 네아폴리타나, 써모토가 써마룸이 대표적인 초고온성 미생물이며, 이들은 100℃가 넘어 김이 모락모락 피어나는 온천, 400℃가 넘는 열수구 근처 등 일반 생물이라면 살아가기 힘든 극한 환경에도 생존 가능합니다. 초고온성 미생물은 높은 온도에서도 생화학적 반응을 할 수 있기 때문에 산업적 응용가치가 아주 높습니다. 대표적인 것이 써머스 아쿠아티커스라는 초고온성 미생물에서 뽑아낸 ‘내열성 DNA 중합효소’다. DNA 중합효소는 다양한 크기의 DNA를 증폭시키는 중합효소연쇄반응(PCR)에 꼭 필요합니다. 중합효소연쇄반응에서 두 가닥의 DNA를 한 가닥의 DNA로 분리하는 과정이 꼭 필요한데 이 반응은 80℃이상의 고온에서 일어나기 때문에 높은 온도에서도 변성되지 않는 효소가 꼭 필요합니다. 써모토가라는 초고온성 미생물에서 추출한 자일라나제라는 효소는 90℃가 넘는 반응조건에서 자일로올리고당을 효율적으로 생산할 수 있습니다. 자일로올리고당은 위 속의 유산균이 증식하도록 도움을 주기 때문에 기능성 음료와 식품에 많이 첨가되는데, 이 올리고당 공정에도 자일라나제를 응용할 수 있는 것입니다.