Evaluating Escherichia coli contamination of the outer mucus layer on freshwater fish in West Michigan watersheds with implications for transfer to humans

담수 하천은 단순히 레크리에이션을 위한 경치 좋은 배경 그 이상입니다. 그곳은 물, 야생 동물, 그리고 인간의 활동이 끊임없이 교차하는 살아있는 생태계입니다. 이러한 환경에서 '대장균(Escherichia coli 또는 E. coli)'이라 불리는 특정 유형의 박테리아는 주요한 경고 신호 역할을 합니다. 이 박테리아 자체는 대개 해롭지 않지만, 그 수가 높다는 것은 동물이나 인간의 분변이 물을 오염시켰음을 나타냅니다. 물에 이 박테리아가 너무 많으면 수영하거나 물속을 걷는 사람들에게 위험을 초래하여 질병을 유발할 수 있습니다. 수십 년 동안 과학자들과 공중 보건 관계자들은 물을 직접 테스트하여 이러한 박테리아의 급증을 찾아내고 안전 경보를 발령함으로써 강과 호수를 모니터링해 왔습니다. 그러나 최근 한 가지 의문이 제기되었습니다. 물속을 헤엄치는 물고기들이 스스로 박테리아를 몸에 품고 있어, 물 검사로는 놓칠 수 있는 숨겨진 저장소 역할을 할 수도 있지 않을까 하는 점입니다. 만약 물고기가 이 미생물들을 붙잡고 있다면, 물고기를 잡고 다루는 단순한 행위 자체가 박테리아가 사람에게 도달하는 새롭고 간과하기 쉬운 경로가 될 수 있습니다.

최근 웨스트 미시간(West Michigan)의 하천에서 진행된 한 연구에서, 연구진은 이 가능성을 조사하기 위해 나섰습니다. 그들은 세 가지 뚜렷한 어종에 집중했습니다: 인기 있는 게임 피쉬인 갈색송어(Brown Trout), 작은 저서 생물인 모틀드 스컬핀(Mottled Sculpin), 그리고 흔한 군집 생활을 하는 크리크 처브(Creek Chub)입니다. 연구팀은 이 서로 다른 종들이 자신의 외피 점액층, 즉 점액(mucus)에 서로 다른 양의 대장균을 보유하고 있는지, 그리고 박테리아가 물고기에서 사람의 손으로 전이될 수 있는지를 알고 싶었습니다. 이를 위해 연구진은 박테리아 오염도가 높은 곳과 깨끗한 곳을 포함한 네 곳의 서로 다른 하천 시스템을 방문했습니다. 전기 전류를 사용하여 물고기를 부드럽게 기절시켜 잡은 후, 연구진은 각 물고기의 크기를 측정하고 멸균 스틱으로 피부를 조심스럽게 닦아 점액을 채취했습니다. 또한, 박테리아가 어떻게 이동하는지 추적하기 위해 물고기를 다루는 사람의 장갑을 처음 잡기 전, 첫 번째 물고기를 잡은 후, 그리고 많은 물고기를 다룬 후에 각각 닦아냈습니다.

결과는 종 사이의 명확하고 놀라운 차이를 보여주었습니다. 주로 깊고 느리게 흐르는 웅덩이에서 무리를 지어 헤엄치는 크리크 처브는 다른 두 종에 비해 피부에 훨씬 높은 농도의 대장균을 보유하고 있었습니다. 평균적으로 크리크 처브의 점액에는 약 84 단위의 박테리아가 들어 있었던 반면, 갈색송어와 모틀드 스컬핀은 각각 약 6 단위와 5 단위를 보유하고 있었습니다. 연구진은 물고기의 크기가 이러한 차이를 설명하지 못하며, 수온 또한 그렇지 않다는 것을 발견했습니다. 대신, 물고기의 서식지와 행동이 가장 중요한 요인이었습니다. 크리크 처브는 퇴적물과 유기물이 가라앉는 깊은 웅덩이에서 사는 경향이 있는데, 이는 박테리아가 축적되기에 완벽한 환경을 조성합니다. 반면, 갈색송어와 스컬핀은 바위가 많은 빠른 흐름의 물을 선호하며, 이는 그들의 피부를 더 깨끗하게 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 흥 흥미롭게도, 크리크 처브의 박테리아 양은 물의 흐름 속도와 연관이 있었는데, 이는 최근의 비와 유출수가 이 웅덩이들로 박테리아를 씻어 내려보내 물고기가 이를 섭취하게 될 수 있음을 시사합니다.

이 연구는 또한 박테리아가 물고기에서 사람의 손으로 이동할 수 있음을 확인했습니다. 연구진이 물고기를 다루는 사람의 장갑을 닦았을 때, 물고기를 잡을 때마다 대장균의 양이 증가했습니다. 물고기를 12마리 정도 다룬 후에는 장갑에서 물고기 한 마리당 약 1 단위씩 전이된 것과 맞먹는 측정 가능한 양의 박테리아가 발견되었습니다. 비록 손에서 발견된 총량이 건강한 사람에게 즉각적인 질병을 일으킬 수준은 훨씬 낮았지만, 축적은 분명했습니다. 이는 오염된 물에서 낚시를 하는 낚시꾼들이 단순히 생태계를 관찰하는 것이 아니라, 미생물을 전달하는 방식으로 생태계와 물리적으로 상호작용하고 있음을 시사합니다. 연구진은 장갑을 착용했음에도 불구하고 이러한 전이가 일어났다는 점에 주목했는데, 이는 인간의 피부 온기와 질감이 합성 소재보다 박테리아를 더 효과적으로 보유할 수 있음을 암시합니다.

이러한 결과는 물고기, 특히 크리크 처브와 같은 종이 수질의 살아있는 지표 역할을 할 수 있음을 시사하며, 단 한 번의 순간에 이루어진 물 샘플링으로는 놓칠 수 있는 오염 사건을 잠재적으로 드러낼 수 있음을 보여줍니다. 폭우가 하천으로 박테리아를 씻어 내리면 물은 빠르게 깨끗해질 수 있지만, 물고기는 그 미생물들을 더 오랜 기간 보유할 수 있습니다. 즉, 강물이 테스트 스트립에서는 깨끗하게 보일지라도 여전히 그 안에 사는 생물들에게는 박테리아를 품고 있을 수 있다는 뜻입니다. 대중에게 이 연구는 낚시 후 위생 관리의 중요성을 강조합니다. 특정 미시간 하천에서 물고기를 다룸으로써 발생하는 즉각적인 질병 위험은 낮은 것으로 보이지만, 물고기에서 사람의 손으로 박테리아가 전이되는 능력은 수계의 건강과 낚시꾼의 안전 사이의 미묘하지만 실질적인 연결 고리를 부각합니다. 과학자들이 미생물이 담수 생태계를 통해 어떻게 이동하는지 계속해서 지도화함에 따라, 물고기를 운반체로 이해하는 것은 우리가 수로와 그곳을 즐기는 사람들을 보호하는 방식에 새로운 층위의 통찰을 더해줍니다.