극한 환경에서 미생물 보호: 다용도로 더 안정적으로 만드는 혁신적인 방법 발견

SeoulMIT 연구진은 극한 환경에서도 생존할 수 있을 정도로 강한 미생물을 만들어내는 방법을 발견했습니다. 그들은 세균을 미국 식품의약국(FDA)이 승인한 안전한 첨가제와 혼합합니다. 이러한 혼합물은 효모와 세균 같은 다양한 미생물의 안정화를 돕습니다. 연구진은 이러한 혼합물이 일반적으로 미생물을 손상시키는 고온, 방사선 및 산업 공정을 견딜 수 있음을 입증했습니다.

과학자들은 이 미생물들을 국제우주정거장으로 보냈습니다. 이제 그들은 이 미생물들이 여행을 무사히 마쳤는지 확인하고 있습니다.

그들은 주로 특정한 종류의 미생물을 연구했습니다.

• 대장균 니슬레 1917: 여행자 설사를 치료하는 데 사용되는 프로바이오틱스입니다.
• 엔시퍼 멜릴로티: 토양에서 질소를 고정하여 식물 성장을 돕는 박테리아입니다.
• 유산균 플란타룸: 식품 발효에 사용되는 박테리아입니다.
• 사카로미세스 불라르디: 프로바이오틱스로 사용하는 효모입니다.

MIT 연구팀은 미생물을 분말로 만들기 위해 동결건조 과정을 거치는 동안 미생물이 생존할 수 있도록 도와주는 물질을 찾는 연구를 진행했습니다. 일반적으로 미생물을 정제나 알약으로 만드는 과정은 유해한 유기 용매를 사용하므로 불가능했습니다. MIT 팀은 약 100개의 안전한 성분을 박테리아와 혼합하여 이들 중 어떤 것이 미생물을 상온에서 30일 동안 생존할 수 있게 하는지를 확인하는 방법을 개발했습니다.

연구자들은 당과 펩타이드가 가장 효과적임을 발견했습니다. 그들은 프로바이오틱 E. coli Nissle 1917에 대해 추가 실험을 진행했습니다. 카페인이나 효모 추출물을 당인 멜리바이오스와 결합하여 "포뮬레이션 D"라는 안정적인 혼합물을 만들었습니다. 이 혼합물 덕분에 미생물의 10% 이상이 37도에서 6개월 동안 보관된 후에도 생존할 수 있었습니다. 이에 비해 상용 제품은 같은 조건에서 단 11일만 유지되었습니다.

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포뮬레이션 D는 강한 수준의 이온화 방사선, 최대 1,000그레이까지 견뎠습니다. 이를 비교해보면, 지구에서의 방사선량은 하루 약 15마이크로그레이이며, 우주에서는 약 200마이크로그레이 정도입니다.

연구자들은 첨가물이 어떻게 박테리아를 보호하는지 확신하지 못하고 있습니다. 그러나 그 성분들이 박테리아가 다시 수분을 흡수할 때 세포막을 안정적으로 유지하는 데 도움이 될 것이라 믿고 있습니다.

그 후, 연구진은 이 강인한 미생물들이 혹독한 조건에 직면한 후에도 정상적으로 작동하는지를 테스트했습니다. Ensifer meliloti는 섭씨 50도까지 노출된 후에도 식물 뿌리에서 유익한 결절을 형성하고 질소를 암모니아로 변환할 수 있었습니다. E. coli Nissle 1917의 변종은 여전히 저소득 및 중간 소득 국가에서 심각한 설사를 유발하는 Shigella flexneri의 성장을 억제할 수 있었습니다.

작년에 과학자들은 극한 환경 미생물을 국제우주정거장(ISS)으로 보냈습니다. 이제 그들은 지구로 돌아왔습니다. 연구팀은 ISS 내부에 보관된 샘플, 외부에 부착된 샘플, 지구에서 보관된 대조 샘플을 비교하고 있습니다.

미국 항공우주국(NASA)의 우주 건강 연구소, 스페이스 센터 휴스턴, MIT 기계공학과, 국방 고등연구계획국(DARPA)의 711 인간 성능 윙이 이 연구를 지원했습니다. 이 논문의 저자는 조해나 르루, 에밀리 콜라야, 게리 리우, 카일 마틴, 후스나 엘리스, 알프레드 다오, 마가렛 양, 재커리 빌라베르드, 아피파 카지-사이드, 친하오 카오, 니오라 파비안, 조슈아 젠킨스, 니나 피츠제럴드, 크리스티나 카라바실리, 벤자민 뮬러, 그리고 제임스 번입니다.