나는 원래 책을 매일 조금씩 그리고 매우 천천히 읽는 편인데, 이 책은 각 장마다 서로 다른 주제의 내용을 소개하면서도 제각기 아주 흥미진진한 내용을 담고 있어서, 책을 잠시라도 내려놓기 싫을 정도로 재미있게 읽었다. … 이 책은 동물, 식물, 미생물을 망라하여 생명체의 영악함 등 교과서에서는 찾아보기 힘든 아주 신비하고 흥미로운 생명현상을 소개하고 있기 때문에 재미와 정보 두 가지를 동시에 충족시킬 수 있는 책인 것 같다. 우리 학생들이 이 책을 읽고 새로운 질문거리를 많이 찾을 수 있기를 바란다.
―석영재(서울대 생명과학부 교수)


미생물의 세계가 가진 무궁무진함과 생명체 사이의 끊임없는 상호작용에 대한 놀라운 기록

미생물이라고 하면 어떤 이미지가 떠오를까? 눈에 보이지는 않지만 꼬물꼬물 기어 다니고 병을 옮길 것 같은 생물? 19세기 동안 내내 미생물은 무엇보다도 부정적인 면에 대해서만 조명되었다. 데 바리는 1861년에 균류가 감자의 노균병 같은 질병을 야기한다는 사실을 밝혀냈다. 루이 파스퇴르는 부패나 질병의 매개자로서 미생물을 연구했다. 로베르트 코흐는 박테리아가 탄저의 원인임을 발견했으며, 이어서 결핵 또한 박테리아가 일으킨다는 사실을 알아냈다. 이러한 연구 성과는 미생물의 세계에 대한 혐오감을 야기했다. 그 결과, 대단히 부당하게도, “미생물”이라는 용어는 거의 전적으로 부정적인 뉘앙스로 받아들여졌다. 따라서 식물과 동물이 미생물과의 공생에 의존하고 있다는 생각은 매우 서서히 부상했다. 이렇듯 미생물에 대한 우리의 관점이 진화하기 시작한 것은 20세기 후반의 일이다. 그러자 비로소 미생물의 공생생물로서의 역할이 광범위하게 그 모습을 드러내게 되었다. 우리를 둘러싸고 있는 생물들은 사실상 혼자가 아니라 미생물들과 함께 살고 있음이 밝혀진 것이다.
이 책의 저자 마르크 앙드레 슬로스는 서로 좋은 관계로 함께 살아가는 상리공생에 대해 연구하는 미생물학자다. 미생물의 세계가 가진 무궁무진한 풍부함과 생명체 사이의 끊임없는 상호작용에 대해 이야기하면서, 미생물에 씌워진 부정적인 이미지를 벗겨내고 이 세상을 존재케 하는 연결고리로서 미생물의 비밀을 파헤치고자 한다. 미생물은 전부 크기가 매우 작은 탓에 육안으로는 보이지 않고, 그 때문에 그들의 존재를 소홀히 하기 쉽다. 이 책은 우리의 육안으로 보이건 보이지 않건, 우리에게 알려져 있건 잘 알려져 있지 않건, 우리 주변에 살고 있는 생명체들 속으로 들어가는 생물의 세계로의 여정인 동시에 과학의 역사를 거슬러 올라가는 탐구 작업이다. 그 여정이 막바지에 가까워질수록 보이지 않는 것이 힘을 얻게 되고, 우리를 둘러싼 생명체, 일상적인 습관, 생태학적 과정들이 상당 부분 미생물에 의해서 구축되었음을 깨닫게 될 것이다. 이와 같은 서로 다른 종들 사이의 상호작용은 미생물의 기능과 마찬가지로, 그 다양성과 세심함으로 독자들을 매혹시키고 놀라움을 안겨줄 것이다.


식물, 동물, 인간과 미생물 사이의 예상치 못했던 공생 관계를 파헤치다

1, 2, 3장은 식물의 미생물적 기반을 기술하면서 공생이 어떻게 정의되며 차츰 구축되어 가는지 살펴본다. 나무는 균류로부터 어떤 도움을 얻어 뻗어나가는지, 미생물이 어떻게 식물과 식물 사이의 오작교 역할을 하는지 등 양분의 교류, 생태계 내에서의 공격에 맞서는 보호 장치, 생장을 위한 역할 등을 차례로 짚어 본다. 이러한 관계들이 모여 새로운 형질이 출현하게 되고 그 새로운 형질이 생명체의 기능, 나아가 생태계 시스템 전체를 어떻게 변화시키는지 그 과정 또한 알려준다.
4, 5, 6장에서는 동물과 미생물의 공생 관계를 들여다본다. 소 같은 척추동물이 체내의 미생물을 이용해 풀을 소화하는 과정을 통해서, 다음으로는 극단적인 심해 환경에서 미생물과의 공생을 통해 생존하는 해양생물들을 통해서, 마지막으로 미생물의 작용으로 매우 다양한 생태학적 틈새에 적응하는 곤충들의 사례를 통해 동물 또한 식물처럼 미생물과 겉으로는 보이지 않는 다양한 공생 관계를 맺으며 살아가고 있음을 알려준다.
7, 8장은 인간의 사례를 살펴본다. 인간의 몸 도처에 존재하며 때로는 전혀 예상하지 못했던 역할까지 수행하는 미생물들의 이야기가 펼쳐진다. 우리 몸에 존재하는 미생물은 외부의 병을 막아주는 역할을 할 뿐 아니라 우리 몸이 기능하는 데 있어 없어서는 안 될 존재다. 비만과 장내 미생물 사이의 상관관계, 모유수유에 숨겨진 기막힌 이야기 등을 만나볼 수 있다.
9장에서는 현대 생물학의 위대한 발견에 관해 서술한다. 현대 생물학에서는 점점 더 많은 미생물을 식물 혹은 동물 안에 집어넣고 있다. 인간을 포함하여 식물이나 동물의 세포들은 원래 그 자체가 미생물로 이루어져 있다는 것이다. 즉 미생물은 식물, 동물, 인간의 세포에서 없어서는 안 될 구성 요소가 되었다. 호흡과 광합성의 기원인 미생물과의 공생은 이제 식물과 동물, 인간의 핵심과 닿아 있다.
10장과 11장에서는 미생물과의 공생과 관련한 두 개의 생태학적, 진화론적 질문을 다룬다. 먼저 어떤 기제가 세대를 거듭하면서도 미생물과의 공생이 끊어지지 않고 맥을 이어갈 수 있도록 보장해주는가의 문제를 살펴보고, 어느 한 편의 질병이 다른 편에게는 친구가 되는 식으로 주민들과 생태계 시스템, 심지어 일부 인간 집단을 이어주고 새롭게 빚어내는 미생물의 놀라운 다리 역할에 대해 성찰한다.
12장과 13장에서 우리는 우리의 일상을 가득 채우고 있으나 우리 자신이 너무도 모르고 있는 미생물과의 공생, 특히 와인, 치즈, 발효식품 등 식생활을 중심으로 이루어지는 공생 현상을 이야기한다. 이러한 공생은 우리의 조상으로부터 물려받은 것으로, 그 덕분에 우리의 문화가 오늘날과 같은 모습으로 구축되었다고 할 수 있다.


우리는 왜 혼자가 아닐까? 세계를 바라보는 관점을 바꾸다

마르크 앙드레 슬로스는 놀라운 미생물의 세계에 대한 여정을 통해 크게 두 가지를 깨달을 수 있다고 말한다. 우선 우리가 눈으로 볼 수 있는 모든 대형 생물체들뿐만 아니라 집단, 공동체, 심지어 문명이라는 큰 단위에도 무수히 많은 미생물들이 깃들어 살고 있으며, 이 작은 미물들은 큰 생명체들이 제대로 기능하는 데 기여한다는 것이다. 또한 자연생태계는 우리가 생각하는 다윈식 약육강식의 논리만으로 돌아가는 것이 아니라 서로가 서로에게 이로움을 주는 상리공생의 관계를 더 많이 맺고 있다는 것이다. 공생 관계를 맺은 파트너들은 자신들의 역량을 상대에게 보탤 뿐만 아니라 그러한 결합을 통해 새로운 기능까지 만들어낸다. 이러한 상승작용은 생태계를 구축하거나 변화시키며, 한쪽이 다른 쪽에게 영향을 주고 또 그 반대도 성립하는 진화인 공진화를 일으킨다. 예를 들어 어떤 동물은 ‘식물형 동물’이 되는가 하면, 미생물들이 동물이나 식물에게 의존하면서 이들의 확장이 되기도 한다. 그러니 미생물은 그저 유해하기만 한 존재들이 아니다.
이 책에 적힌 모든 구절들이 우리에게 외친다. 생태계와 천연자원, 그 중에서도 특히 식생활과 관련된 자원의 관리 또한 미생물을 고려하지 않고는 가능하지 않다고, 우리의 건강 자체와 현대 의학의 전망이 거기에 달렸다고 말이다. 그러므로 우리는 언제부턴가 우리가 잊고 있던, 우리가 상실한 미생물과의 관계를 복원하고 미생물과의 공존을 모색해야 한다.
미생물에 대한 것이면서 이 세계가 어떻게 구성되는지 알려주는 이 책은 자율적인 완전체라는 고정관념이 거짓이었음을 드러내 보여준다. 생명체의 각 기능은 저마다 가진 공생 미생물들에 의해 탄생한다. 이렇듯 나 자신과 나를 둘러싸고 있는 모든 존재들은 언제 어디서든 우리 안에 있는 보이지 않는 것이 뿜어내는 무엇인가로 구축되었다. 그리고 그 보이지 않는 무엇인가 덕분에 우리는 절대 혼자가 아니다.

P. 12 밤낚시를 하는 동안 오징어는 혼자가 아니다. 녀석은 박테리아들의 도움을 받으며 이들로부터 보호받기도 한다. 오징어에게 빛을 가져다주는 건 박테리아들이다. 절대 혼자가 아닌 오징어는 미생물들과의 동행을 보여주는 첫 번째 사례라 할 수 있다.

P. 41 여러분들은 잘 몰랐겠지만, 독자 여러분들이 사는 동안 보아온 “뿌리”의 절대 다수는 실상 내생균근들이다! 진화와는 별개로 여러 종류의 균류와 식물들이 합심해서, 뿌리 차원에서 상호작용하는 체제를 안착시킨 것이다.

P. 107 물에서 솟아오른 대륙을 균근이 정복한 사실이 이를 웅변적으로 보여준다. 우리가 알고 있는 지구 생태계는 그 모습을 드러내기 위해 공생을 기다려야 했고, 공생은 기후에까지 공헌했다!

P. 148~149 초식동물은 홀로인 경우가 드물다. 소화에 관여하는 마이크로바이오타는 초식 척추동물에게 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 식물의 복잡한 분자들을 소화할 수 있도록 도와주고, 양분 섭취에 도움을 주기 때문이다. 특히 질소와 다양한 비타민을 보충해준다. 이는 우리가 왜 완전한 채식주의자가 될 수 없는지를 설명해주기도 한다.

P. 220 미생물들은 피부의 보호에 참여한다. 한편으로는 피부에서 먹잇감을 얻음으로써 잠정적으로 병을 일으킬 수도 있는 병원체들을 제거해주는 데다, 다른 한편으로는 항생제 역할도 하기 때문이다. 프로피오니박테리움 아크네스는 피지샘 관 안에서 생성되는 피지를 발효시키는 과정에서 휘발성 지방산을 만들어내는데, 그 산기는 많은 미생물들을 막아주는 차단막 역할을 한다.  접기

P. 244~245 병원체를 피하기 위해서 모든 미생물을 죽여야 하는 건 아니다. 우리는 이미 여러 세대 전부터 다른 미생물들의 도움을 받아 병원체의 활동을 약화시키고 그것들을 배출시키거나 그것들과 더불어 사는 법을 터득해왔다. 일정 수준의 ‘정상적인’ 콜로니화는 유익하다는 사실은 앞으로도 여러 차례에 걸쳐서 반복 등장할 것이다. 나는 이를 가리켜 ‘깨끗한 더러움’이라고 표현한다.  접기

P. 299 진핵세포의 기원이 세포내 공생에 있다는 이론은 생물체의 형성과 진화에 있어서 공생의 중요성을 다시 한 번 강조해준다. 우리의 깊숙한 내부에 박테리아가 존재하고 있다는 사실은 충분히 매혹적이다. 이는 게다가 〈스타워즈〉 창작자들에게 미디클로리언midichlorian이라는 생명체에 대한 영감을 불어넣지 않았던가.

P. 360 공생은 기생이라는 나락의 경계에서 아슬아슬 줄타기를 한다. 완벽하게 전달되지 않았거나 재획득된 공생생물이 알고 보니 재앙일 수도 있기 때문이다. 식물 수컷을 불임으로 만드는 미토콘드리아 또는 숙주 식물에게는 거의 도움이 되지 않는 균근류 등이 그 같은 속임수 섞인 비정상적 공생의 예에 해당된다. 그렇지만 일부 상리주의는 진화의 오랜 기간 동안 줄기차게 살아남았다. 많은 조건들이(때로는 그것들이 하나로 결합되어 나타나기도 한다) 그렇게 되도록 허용했기 때문이다.  접기

P. 391 아메리카 정복은 유럽인들에게는 더 이상 충격적인 힘을 쓰지 못하게 된 미생물들의 도움으로 이루어졌다. 유럽인들은 이들 미생물들에게 전혀 무방비 상태인 숙주들을 제공함으로써 잔치를 열어주는 대신 자기들은 일종의 문명 경쟁에서 승리를 거두었다. 이 상호적인 이득은 유럽인들의 질병이 어떻게 해서 역사의 이 서글픈 단계에서, 그들의 공생생물이 되었는지를 잘 보여준다.  접기

P. 407 이렇듯 와인 제조는 미생물에 의한 숙성에 좌우된다. 숙성 과정에서 직접적인 방식(박테리아 번식)과 간접적인 방식(아황산염, 타닌, 공기 주입량, 온도, 산도 조절 등)이 미생물 증식을 돕는 동시에 억제한다. 요컨대 마이크로바이오타를 형성해가면서 원하는 변화를 이끌어내는 것이다. 알코올과 산도는 궁극적인 결과물을 안정화하며, 여기서 비롯되는 미생물 대사물질은 와인의 맛과 입안에서 느껴지는 바디감을 완성시킨다.

추천의 말
들어가는 말: 식물과 동물, 그리고 문명까지 만들어내는 미생물의 세계 속으로

1장 미생물 뿌리 위에 우뚝 선 거인들 - 식물을 먹여 살리는 균류
2장 큰 녀석들을 지켜주는 작은 녀석들 - 미생물의 보호 아래 자라는 식물
3장 둘이서 만드는 시너지 효과 - 공생은 어떻게 혁신을 만들어내는가
4장 우리가 몰랐던 소에 대한 놀라운 비밀 - 초식동물을 만드는 몇 가지 사소한 것들
5장 어떤 환경에서든 살아남기 위한 동물적 처세술 - 극단적인 바다에 적응하는 방법
6장 곤충들의 식생활을 다채롭게 해주는 추가 기능 - 곤충을 다양화하는 미생물
7장 미생물과 인간이 함께 사는 법 - 인간에게는 어떤 마이크로바이오타가 있을까
8장 내가 살이 찌는 건 장내 미생물 때문이야 - 전능한 마이크로바이오타
9장 우리 세포 안에 미생물이 들어 있다고? - 호흡과 광합성의 근원을 찾아서
10장 고독과 기생의 나락 언저리에서 - 공생을 유지하는 기제
11장 멀리 떨어져 있어 예상하지 못했던 연합 세력 - 한쪽의 질병은 어떻게 생태계를 가꿔나갈까
12장 식탁 위 맛있는 미생물 이야기 - 와인, 맥주 그리고 치즈
13장 조상들은 왜 발효식품을 먹었을까? - 현대적 식생활의 근원을 찾아서

나오는 말: 미생물과의 상호작용 없이 세상이 존재할 수 있을까?

식물학자 프랑시스 알레의 후기
감사의 말
용어 설명
더 공부하고 싶은 사람들을 위한 추천도서
옮긴이의 말