Characterization of lactic and acetic acid bacteria and their phages from a California winery
이 연구는 캘리포니아 와이너리의 지속적인 젖산균 및 초산균을 규명하고 이러한 부패 미생물을 억제할 수 있는 새로운 파지를 분리하였으며, 이는 와인 생산 과정 중 표적 미생물 제어제로 활용될 수 있는 이들의 잠재력을 시사한다.
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와인은 효모가 포도즙을 알코올로 변형시키는 액체 생태계이자 살아있는 생명체입니다. 하지만 이러한 변형은 미세한 균형을 이루고 있으며, 보이지 않는 침입자들에 의해 쉽게 무너질 수 있습니다. 젖산균과 초산균으로 알려진 두 그룹의 박테리아는 와인이 상했을 때 흔히 의심되는 주범입니다. 첫 번째 그룹은 깔끔한 레드 와인을 시큼하게 만들거나 식초 같은 톡 쏘는 맛을 줄 수 있는 반면, 두 번째 그룹은 식초 특유의 날카롭고 산성인 맛을 만드는 주요 동력입니다. 와인 제조업자들은 이 박테리아들을 억제하기 위해 오랫동안 화학 첨가물에 의존해 왔지만, 이러한 방식은 투박한 도구입니다. 이들은 와인의 최종 풍미 프로필에 필요한 유익한 박테리아까지 죽일 수 있으며, 현대 소비자들이 피하고 싶어 하는 화학적 잔류물을 남기는 경우가 많습니다. 과학자들은 자연이 더 정밀한 해결책, 즉 특정 박테리아만을 사냥하는 바이러스를 제공하고 있다고 오랫동안 의심해 왔습니다. 박테리오파지라고 불리는 이 바이러스들은 생물학적 저격수처럼 행동하며, 나머지 미생물 군집은 건드리지 않은 채 단 하나의 박테리아 종만을 표적으로 삼습니다.
최근 한 연구에서 연구진은 이러한 바이러스 사냥꾼들을 찾아내어 내부로부터 와인을 보호하도록 훈련할 수 있을지 알아보기 위해 연구를 진행했습니다. 캘리포니아주 리버모어의 한 와이너리와 협력하여 연구팀은 포도를 처음 헹구는 단계부터 최종 발효에 이르기까지 와인 제조 과정의 모든 주요 단계에서 샘샘플을 수집했습니다. 그들은 와인 배럴의 가혹하고 산성도가 높으며 알코올이 함유된 환경에서 살아남는 특정 유형의 박테리아를 찾고 있었습니다. 유전자 시퀀싱을 사용하여 박테리아의 지형을 지도화한 결과, 와인이 숙성됨에 따라 많은 종이 사멸했지만, 일부 끈질긴 젖산 및 초산균 변종들이 첫 포도 세척 단계부터 완성된 제품에 이르기까지 계속해서 존재한다는 것을 발견했습니다. 이 생존자들에는 부패를 일으키는 것으로 알려진 특정 유형의 박테리아가 포함되어 있었으며, 이는 위협이 와인의 여정 전반에 걸쳐 존재함을 확인시켜 주었습니다.
이러한 지속적인 박테리아 주범들이 식별되자, 연구진은 이들의 천연 포식자를 찾는 데 주의를 기울였습니다. 그들은 폐수와 발효 식품을 뒤지며 와인 유래 박테리아를 공격하는 바이러스를 찾았습니다. 그들은 흔한 부패 박테리아를 사냥하는 두 종류의 바이러스를 포함하여, 초산균을 표적으로 하는 다른 두 종류의 바이러스를 포함한 여러 새로운 바이러스를 성공적으로 분리해 냈습니다. 이 발견 중 특히 놀라운 것은 식초를 만드는 박테리아를 감염시키는, '점보' 파지로 분류될 만큼 거대한 바이러스였습니다. 이 거대 바이러스는 자신이 감염시키는 박테리아보다 거의 4배나 큰 게놈을 보유하고 있으며, 분자 가위와 같은 유전자를 여러 개 포함한 독특한 유전적 구조를 가지고 있어 숙주의 방어 기제에 맞서 싸워온 복잡한 진화 과정을 암시합니다. 연구에서 발견된 또 다른 바이러스는 자신의 유전 물질을 수정하는 데 도움이 되는 유전자를 가지고 있었는데, 이는 박테리아의 면역 체계를 피하는 데 도움이 될 수 있는 기술입니다.
그 후 연구진은 이 바이러스들이 실제 와인 제조와 유사한 조건에서 실제로 박테리아의 성장을 막을 수 있는지 테스트했습니다. 그들은 포도즙과 와인에 박테리아와 바이러스를 혼합하여, 실제 와이너리에서 발견되는 것과 동일한 산도와 알코올 농도의 환경을 조성했습니다. 결과는 고무적이었습니다. 포도즙에서 바이러스는 부패 박테리아의 성장을 최대 일주일 동안 멈출 수 있었으며, 포도즙이 방치되어 있는 동안 박테리아 개체 수를 낮게 유지했습니다. 와인 자체의 경우, 높은 알코올 함량 때문에 박테리아가 거의 자라지 못했지만, 박테리아가 나타나는 곳에서도 바이러스는 처리되지 않은 샘플보다 박테리아 수를 현저히 낮게 유지했습니다. 이 연구는 이 바이러스들이 와인 제조업자들에게 정밀한 도구로 쓰일 수 있음을 시사하며, 유익한 박테리아를 해치거나 가혹한 화학 물질로 와인의 화학적 성질을 변화시키지 않고도 원치 않는 박테리아를 억제할 수 있게 해줍니다. 비록 이 연구는 아직 초기 단계이며 완성된 상업적 제품이라기보다는 개념 증명에 해당하지만, 자연의 바이러스 사냥꾼이 와인을 깨끗하고 투명하며 의도한 풍미 그대로 유지하는 열쇠가 될 수 있음을 보여줍니다.
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