Are members of Bacillus cereus group restricted to specific regions of Antarctica?
사우스셰틀랜드 제도 전역에 걸친 광범위한 다년간의 샘플링에도 불구하고, 본 연구는 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) 그룹 박테리아가 현대 남극의 킹 조지 섬에만 독점적으로 매우 드물고 공간적으로 제한되어 존재함을 밝혀냈다.
원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. 이것은 동료 심사를 거치지 않은 프리프린트의 AI 생성 설명입니다. 의학적 조언이 아닙니다. 이 내용을 바탕으로 건강 관련 결정을 내리지 마세요. 전체 면책 조항 읽기
우리 행성의 토양 깊은 곳, 풀과 모래, 그리고 숲의 바닥 아래에 숨겨진 채, 거대한 미생물 공동체가 살고 있습니다. 이들 중 가장 흔한 것 중 하나는 포자라고 불리는 단단하고 휴면 상태인 껍질을 형성하는 박테리아로, 이를 통해 극한의 열기, 추위, 건조함 속에서도 오랜 기간 생존할 수 있습니다. 이 가족 중 특히 Bacillus cereus 그룹으로 알려진 특정 박테리아 군은 전 세계 토양에서 발견됩니다. 이 가족의 대부분은 해롭지 않지만, 일부는 인간이나 곤충에게 질병을 일으킬 수 있어 과학자들에게 이들의 환경적 존재는 흥미로운 연구 대상이 됩니다. 수십 년 동안 연구자들은 이 어디에나 존재하는 박테리아가 지구상의 가장 극단적인 환경, 특히 남극에서 어떻게 행동하는지 궁금해해 왔습니다. 대륙이 따뜻해짐에 따라, 얼어붙은 땅에 갇힌 고대의 미생물들이 깨어나 잠재적으로 취약한 극지 생태계에 영향을 미치거나 심지어 새로운 위험을 초ền할 수 있다는 우려가 커지고 있습니다. 이 박테리아들이 어디에 사는지, 혹은 정말 그곳에 살고 있는지 이해하는 것은 얼어붙은 대륙의 숨겨진 생명력을 지도화하는 데 매우 중요합니다.
브라질의 한 연구팀은 단순하지만 어려운 질문에 답하기 위해 나섰습니다. 이 흔한 토양 박테리아가 실제로 남극에 존재하는가, 만약 그렇다면 그들은 어디에 숨어 있는가? 2019년부터 2023년 사이, 과학자들은 남극 반도 바로 옆에 위치한 섬 사슬인 사우스 셰틀랜드 제도(South Shetland Islands)를 여행했습니다. 그들은 산 정상, 해안가, 그리고 연구 기지 근처 지역을 포함한 다양한 장소에서 314개의 별도 토양 샘플을 수집했습니다. 목표는 이 얼어붙은 땅에서 Bacillus cereus 그룹을 배양할 수 있는지 확인하는 것이었습니다. 이를 위해 그들은 휴면 상태의 박테리아 포자를 깨우도록 설계된 특수 실험실 기술을 사용했습니다. 그들은 토양을 물과 섞고, 약한 유기체들을 죽이기 위해 가열한 다음, 무엇이 자라는지 보기 위해 서로 다른 온도에서 배양하며 영양분이 풍양한 플레이트에 혼합물을 펼쳤습니다.
결과는 놀라울 정도로 희박했습니다. 5년에 걸쳐 수백 개의 샘플을 수집하는 방대한 노력에도 불구하고, 팀은 그들이 찾던 박테리아를 단 8건만 발견했습니다. 이 8개의 박테리아 균주는 314개의 토양 샘플 중 단 7개의 샘플에서 나왔으며, 성공률은 2.2퍼센트에 불과했습니다. 더욱 놀라운 점은 발견된 위치였습니다. 모든 양성 샘플은 오직 하나의 특정 섬, 즉 킹 조지 섬(King George Island)에서 나왔습니다. 연구진은 리빙스턴(Livingston), 넬슨(Nelson), 또는 데셉션(Deception) 섬과 같이 자신들이 조사한 다른 섬들에서는 이 박테리아를 발견하지 못했습니다. 발견된 박테리아를 검사했을 때, 그들은 그것들이 Bacillus cereus 그룹, 구체적으로는 엄격한 의미에서의 Bacillus cereus 유형에 속한다는 것을 확인했습니다. 그들은 탄저균을 일으키는 박테리아나 곤충을 죽이는 결정을 생성하는 균주와 같은 다른 위험한 친척들을 배제했으며, 샘색에서 그러한 특정 형질의 증거를 찾지 못했습니다.
발견된 위치는 또 다른 미스터리의 층을 더합니다. 킹 조지 섬은 이 지역에서 가장 많이 방문하는 곳으로, 여러 국가 연구 기지가 들어서 있고 많은 관광객을 맞이하고 있습니다. 박테리아가 없었던 다른 섬들은 종종 더 외진 곳에 위치합니다. 이러한 패턴은 킹 조지 섬에서 발견된 박테리아가 애초에 남극 환경의 토착종이 아닐 수도 있음을 시사합니다. 연구진은 분리된 모든 박테리아가 인간의 체온인 섭씨 37도의 따뜻한 온도에서 가장 잘 자란다는 점에 주목했습니다. 이는 일반적으로 추위에 적응하는 남극 생명체들에게는 이례적인 일입니다. 이 박테리아들이 온기를 선호하고 인간의 활동이 가장 많은 섬에서만 발견되었다는 사실은, 과학자들로 하여금 이들이 자연적으로 그곳에서 진화했다기보다 사람, 동물 또는 세계 다른 지역에서 온 장비에 의해 그곳으로 옮겨졌을 가능성을 의심하게 합니다.
이 발견이 얼마나 드문 것인지 이해하기 위해, 팀은 또한 남극에서 이 박테리아에 대해 발표된 모든 기존 과학 연구를 살펴보았습니다. 그들은 매우 적은 수의 연구자만이 대륙에서 이들을 성공적으로 분리해 냈다는 것을 발견했습니다. 대부분의 이전 연구들은 이들을 찾는 데 실패했거나, 매우 특정하고 고립된 사례에서만 발견했습니다. 이번 연구는 이 박테리아들이 지구상 어디에나 흔하지만, 남극에서는 매우 드물다는 것을 확인해 줍니다. 연구진은 Bacillus cereus 그룹이 남극 토양에 널리 퍼져 있는 거주자가 아니라고 결론지었습니다. 대신, 이들은 인간 활동이 가장 많은 지역에 국한된 드문 방문객처럼 보입니다. 이 발견은 이 박테리아들이 어디에나 존재한다는 생각을 뒤집으며, 남극 대륙의 혹독한 조건이 이들을 효과적으로 차단하고 있거나, 혹은 단순히 그들이 그곳에 정착할 기회를 아직 갖지 못했음을 시사합니다.
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