우리 눈이 현미경 렌즈 같다고 한번 가정해보자. 일단 아침에 눈을 뜨자마자 베개에 묻어 있는 박테리아를 마주할 것이다. 화장실에 들어가면 변기 커버 위에 앉기 전에 또 다른 박테리아 무리를 보게 될 테고, 거울에 비친 내 모습에서는 여드름 부위에 가득 찬 미생물들을 목격할 수도 있다. 출근길에 나서서 지하철을 타면 손잡이나 좌석에서는 또 엄청나게 많은 어떤 것들의 꼬물거림을 보게 된다. 길거리, 사무실 등등 어디서나 마찬가지다. 주변이 온통 미생물 세상임을 확인할 수 있을 것이다.

《미생물군유전체는 내 몸을 어떻게 바꾸는가》는 인간의 몸과 그 주변에 자리 잡고 살아가는 미생물에 대해, 그리고 인간과 미생물군유전체가 맺어온 관계에 대해 이야기하는 책이다. 두 명의 저자는 지구에서 생명이 조직되는 방식을 언급하는 것으로 시작해 오늘날 미생물이 사람과 상호작용하는 방식을 다방면으로 추적해나간다. 책을 통해 때로는 집 안, 지하철, 공중화장실 등의 미생물 분포를 뜯어보면서, 또 때로는 대장, 손, 겨드랑이, 배꼽, 성기 등 우리 몸 구석구석이 미생물 서식지로서 지니는 의미를 살펴보면서 독자들은 발견하게 될 것이다. 내 몸이 미생물과 어떤 관계를 맺어왔는지, 또 그 관계가 내 몸을 어떻게 바꿀 수 있는지 말이다.

인간의 건강과 질병,
심지어 기분까지 좌우하는 미생물군유전체

사실 미생물은 여간해서는 보이지 않는다. 보이지 않아서인지 관심을 기울이기도 쉽지 않다. 아마 미생물이라고 하면 유산균 정도만 떠올리는 사람도 꽤 많을 거다. 심지어 미생물이라는 말을 들으면 곧 병균을 생각하는 이들마저 상당수다. 이유야 뭐였건 간에 미생물에 무지했던 평범한 우리는 우리 몸과 미생물이 맺고 있는 관계를 웬만해선 거들떠보지 않았던 게 사실이다. 미생물은 정말이지 어디에나 있는데도 말이다.

보이는 것이 다가 아니다. 우리는 지금도 보이지 않는 온갖 미생물과 함께 살아가고 있다. 따지고 보면 인간이 미생물과 맺고 있는 친밀한 관계는 인간의 역사가 시작된 이래 지속되어온 것이다. 그러나 미생물을 바라보는 인간의 관점은 비교적 최근에 크게 바뀌었다. 노벨 생리의학상을 받은 미국의 유전학자 조슈아 레더버그(Joshua Lederberg)는 2001년, 사람의 몸과 관계있는 미생물 집합체에 마이크로바이옴(microbiome, 미생물군유전체)이라는 명칭을 붙였고 이후 사람의 몸에 서식하는 미생물군유전체의 정보를 알아내겠다는 노력은 ‘사람 미생물군유전체 프로젝트(The Human Microbiome Project)’와 같은 연구를 통해 전 세계적으로 이루어지고 있다. 이제는 많은 이들이 인간의 몸과 미생물의 관계에 대해 생각할 때 우리 몸의 안과 표면에 서식하는 미생물 군집만 고려하지 않는다. 집이나 학교처럼 대부분의 시간을 보내는 장소에 서식하는 미생물 군집을 포함해 한 개인에게 영향을 미치는 전체 미생물과 그 유전체, 즉 미생물군유전체까지 복합적으로 고려하게 된 것이다.

미생물의 세계를 바라보는 사람의 인식에 생긴 새로운 변화를 이해하기 위해 독자들은 먼저 생명이란 무엇이며 지구에서는 생명이 어떤 식으로 조직되고 진화해왔는지, ‘1장: 생명이란 무엇인가’을 통해 알아볼 수 있을 것이다. ‘2장: 우리가 미생물에 대해 알아야 하는 이유’에서는 사람의 몸이라는 작은 생태계 안에서 얼마나 다양한 미생물이 살아가는지를 ‘볼 수 있게’ 해준 기술에 대해 살펴본다. 우리 몸에 존재하는 미생물의 다양한 서식 환경에 대해서는 책의 ‘3장: 지하철에서부터 잠자리까지, 일상에서 만나는 미생물군유전체의 세계’, 그리고 ‘4장: 내 몸에 살고 있는 미생물군유전체를 찾아라’에서 다루고 있다. 미생물이 우리 몸이라는 서식 환경에서 어떻게 거주하는지, 또 거주하는 환경에서 어떤 이득을 보는지 등을 설명한다. ‘5장: 사람은 어떻게 자기 몸을 방어하는가’에서는 병원성 미생물이란 무엇이며, 어떤 식으로 사람을 병들게 하는지 알려준다. 마지막으로 ‘6장: 당신의 몸은 정말로 건강한가?’에서는 건강하다는 것과 아프다는 것의 의미를 탐구한다. 비만, 스트레스, 빈혈 등 다양한 증상과 미생물군유전체의 관계를 읽다 보면 미생물이 우리 몸과 어떤 식으로 상호작용하는지를 더욱 분명하게 들여다볼 수 있을 것이다.

▷▷ 이 책의 특징

내 몸은 미생물과 어떤 관계를 맺어왔고, 그것은 내 몸을 어떻게 바꾸는가
인간은 미생물과 함께 산다. 제아무리 독립적이거나 외로운 인간이라고 해도 예외가 아니다. 어쩌면 미생물이 우리를 이루고 있다고 해도 지나치지 않을 것이다. 분명 인간이 미생물과 맺는 관계는 놀라울 정도로 끈끈하다. 그럼에도 불구하고 많은 사람들은 오랫동안 미생물에 대해 익숙함이나 친밀감보다는 두려움 혹은 적대감을 더 쉽게 느껴왔다. 사실 파스퇴르, 코흐 등 미생물학계의 선구자들이 활동하던 시절부터 미생물 연구의 놀라운 업적은 인간이 미생물을 상대로 ‘싸우는’ 과정을 통해 이루어졌다고 해도 과언이 아니다. 그뿐인가. 오늘날에도 많은 사람들은 다른 생명체가 자신의 몸속에 다른 생명체가 살아가고 있다는 사실에 일단 거부감을 느낀다. 별다른 이유 없이도, 막연하게 말이다.

그러나 이 책의 저자는 말한다. 사람과 미생물이 일반적으로 상호작용하는 방식은 전쟁이라기보다는 ‘긴장 완화’에 가깝다고. 사실 우리는 온갖 미생물의 침입을 쉴 새 없이 받아들인다. 인간의 몸 내부는 세포의 형태가 아주 다양하며 세포 분화가 많이 일어난 곳으로 침입자인 미생물이 뛰어놀기에 좋은 공간이다. 미생물이 인체에 들어오는 방법은 보통 네 가지 중 하나다. 음식을 통해 들어와 장, 위 등에 증식하는 것, 숨 쉴 때 호흡기로 들어오는 것, 상처나 주사 등을 통해 혈관을 타고 들어오는 것, 그리고 성관계를 통해 생식기나 항문으로 들어오는 것 등이다. 그러나 이런 방법을 통해 미생물이 들어온다고 해서 무조건 인체를 위협하는 것은 물론 아니다. 평소에 우리는 미생물과 별 문제 없이 조화를 이루며 살아가고 있다.

일반적으로 질병은 우리 몸의 자연 생태에 균형이 깨질 때 생긴다. 단지 우리 몸에 서식하는 미생물을 덮어놓고 감염과 직결시킬 필요가 없다는 얘기다. 다시 말해 병원성 미생물이 활동하는 때는 곧 인간의 몸을 이루는 세포와 인간과 함께 사는 미생물이 공진화해온 생태 환경에 어떤 어긋남이 발생했을 때다.
예컨대 치주염은 잇몸에 서식하는 구강 미생물군유전체의 구성에 균형이 깨져서 생기는 질환일 수 있다. 보통 치주에 서식하는 미생물군유전체는 입 안에서 조화를 이루며 살아가는데, 치주에 치주염 병원체가 들어오면 사람의 면역계에 혼선이 생기고 치주 생태계가 교란되어 치주염이 발생하는 것이다. 또한 질의 경우 건강한 상태를 위해 유산균 계통 미생물이 바람직한 상태로 유지되어야 하는데, 질에서 유산균이나 프레보텔라속 박테리아에 균형이 깨졌을 때에는 세균성 질염이 생길 수 있다.

치주염이나 질염보다 훨씬 더 일반적인 관심사라고 할 만한 건강상 문제에 대해서도 이 책은 미생물군유전체와 관련지어 새로운 관점으로 바라볼 수 있게 해준다. 이 책에는 비만, 암, 우울증 등에 미생물군유전체가 어떤 식으로 관여하는지 보여주는 연구 내용도 다양하게 실려 있다. 비만인 생쥐의 장 미생물군유전체가 발암물질의 생성과 관련 있다는 것을 보여주는 연구 결과는 암에 걸릴 가능성과 비만, 그리고 미생물의 상관관계에 대해 알려준다. 한편 람노서스 유산균이라는 특별한 미생물을 주입한 생쥐는 그 유산균을 주입하지 않은 생쥐에 비해 물에서 빠져나오려는 노력을 더 했다는 실험 결과를 목격하면서 독자들은 미생물군유전체가 우울증이나 불안에 미치는 영향을 짐작할 수도 있을 것이다.

《미생물군유전체는 내 몸을 어떻게 바꾸는가》는 미생물학에 대해서 전혀 모르는 독자, 어릴 때부터 미생물 관련 책을 조금 읽은 독자, 그리고 대학에서 미생물학을 배웠거나 의학을 전공한 독자에 이르기까지 모든 사람에게 유용한 책이다. 우선 매우 친절하다. 처음부터 차근차근 설명해준다. 용어에 대한 정의(定義)가 친절하면서도 정확하다.
어릴 때 미생물 책 좀 읽었던 독자들은 당혹스러울 수도 있다. 자신이 알고 있던 내용과 다르기 때문이다. 생물의 분류부터가 그러하다. 이 책에는 최근 수십 년 사이에 엄청나게 발전한 최신 미생물학과 생화학 정보가 담겨 있다. 생물학과 의과학 전문가들에게도 강력히 추천한다. 저자는 큰 그림을 그리고 있다. 저자는 미생물을 이야기하면서 생명, 면역, 건강, 진화에 대한 새로운 통찰을 제공하고 있다.
-이정모(서울시립과학관장)

출근길에서 잠자리까지, 우리가 일상에서 만나는 미생물 세상 안내서
인간은 생각보다 생동감 넘치는 존재다. 적어도 셀 수 없이 많은 미생물이 살아가는 환경으로서의 인간은 누구나 역동적인 몸으로 살아간다. 예컨대 우리 몸은 건조한 방에서는 서늘한 미생물 서식지가 되는가 하면 땀을 흘리고 나서는 축축한 곳에 사는 박테리아를 위한 환경으로 변해버린다. 다양한 유기체가 서식하는 터전으로서 능숙하게 변신하곤 하는 것이다. 이렇게 인간은 미생물과 쉴 새 없이 영향을 주고받는다. 몸속에서뿐만 아니라 몸의 표면, 그리고 주변에서도 말이다. 당연하다. 인간을 비롯한 동식물의 세상인 줄로만 알았던 이곳은 어찌 보면 미생물 세상이라 할 만하니까. 비록 미생물과 함께 살아가고 있다는 사실을 평소에도 실감하는 이들은 드물지언정 인간은 누구나 미생물을 접촉하고 흡입하며 또 때로는 떨쳐낸다. 그것도 하루 종일, 순간순간 말이다.

무균 처리를 하고 살지 않는 이상, 인간은 모든 일상을 미생물과 함께한다. 이 책은 우리가 미생물로 가득한 일상 속 공간에서 얼마나 자주, 어떤 미생물을 접하고 지내는지 알려주는 ‘미생물 세상 안내서’라고도 할 만하다. 책에는 집이나 직장, 지하철 등에 서식하는 미생물 군집에 대한 연구 결과도 소개되어 있다. 베갯잇과 변기에서 미생물 구성 상태의 유사성이 높게 나타났다는 점, 사무실에서는 의자와 전화기에서 가장 많은 박테리아가 발견되었다는 사실, 지하철 표면에서는 사람의 배설물에서 주로 발견되는 장구균이 많이 서식하고 있었다는 내용 등에 대해 읽다 보면 우리 공간에서 늘 접촉하고 사는 사물들이 조금은 새롭게 보일지도 모른다.

이 책의 저자들은 우리 몸이 얼마나 다양한 경로로 미생물을 접촉하고 받아들이는지에 대해서도 위트 있는 설명을 통해 들려준다. 몸을 부딪치는 격렬한 운동 경기를 하면 선수들은 미생물군유전체 분포 상태가 비슷해지며, 10초 동안 프렌치 키스를 하면 평균 8000만 개체가 넘는 박테리아가 이동한다고 한다. 한편 자연분만으로 태어난 아기의 경우 엄마의 질에 있는 미생물군유전체와 닮은 미생물군유전체를 갖게 되는 데 비해 제왕절개로 태어난 아기의 몸에는 피부에 서식하는 미생물군유전체와 공기에 떠다니는 미생물이 섞인 미생물군유전체가 존재한다고 한다. 이러한 설명을 흥미롭게 읽어가다 보면 독자들은 어쩌면 미생물은 우리가 태어나고 사랑하고 일하고 운동하는 모습마저도 어느 정도 설명해줄 수 있을지도 모른다고 생각하게 될 것이다.

수천만 년 전부터 우리 몸에 들어와 공생하고 있는 다양한 미생물은 인간의 건강과 질병, 심지어 기분까지도 좌우한다. 현대 과학이 지난 10년간 밝힌 가장 중요한 발견이 바로 우리 몸 미생물군의 역할이다. 그동안 많은 책이 우리의 미생물 동반자에 대해 소개했지만, 이 책은 가장 기초적인 개념부터 최신 연구 결과까지 잘 정리하고 있는, 가장 과학적으로 친절한 입문서이다.
-천종식(서울대학교 자연과학대학 생명과학부 교수, 《고마운 미생물, 얄미운 미생물》 저자)

생명, 면역, 건강, 진화에 대한 새로운 통찰을 제공하다
인류의 역사가 미생물과 함께 진행되어왔지만, 그렇다고 먼 옛날부터 미생물 생태계에 대한 지식이 널리 전해져온 것은 결코 아니었다. 안토니 판 레이우엔훅(1632~1723)이 현미경을 직접 만들어 미생물을 육안으로 관찰할 수 있게 된 뒤에야 백신 개발이 이루어졌고, 이후 루이 파스퇴르(1822~1895)는 미생물을 살균 처리하는 방법을 개발했으며 로베르트 코흐(1843~1910)는 미생물이 감염을 일으키는 이유를 추론해낼 수 있었다. 항생제와 항바이러스성 물질이 등장하고 나아가 미생물 게놈의 염기 서열이 밝혀지며 엄청나게 다양한 미생물의 세계를 자세히 들여다볼 수 있게 된 것은 그야말로 최근의 일인 셈이다.

이와 같이 인간의 역사에서 그리 오래되지 않은 미생물 연구가 현대에는 굉장한 발전을 이룬 덕에 더욱 많은 질병을 통제할 수 있게 되었을 뿐만 아니라 미생물에 대한 인식도 크게 바뀌었다. 즉 많은 사람들이 인간과 미생물의 영향을 생각할 때 우리 몸의 안과 표면에 사는 미생물 군집뿐만 아니라 더욱 넓은 영역에서 한 개인에게 영향을 미치는 전체 미생물군유전체를 모두 고려해야 한다고 생각하기에 이른 것이다. 이 책은 단일 병원성 미생물에 초점을 맞추어 연구하던 시절을 거쳐 ‘사람 미생물군유전체 프로젝트’가 진행되기까지 미생물 연구사(史)의 변화를 보여주기도 한다. 그리고 그 변화를 체계적으로 설명하기 위해 ‘생명이란 무엇인가’라는 질문에 대한 답부터 찾아나간다. 원자의 결합과 단백질 합성 원리부터 고세균과 진핵생물, 박테리아라는 세 가지 생물군 영역이 지니는 특징과 차이까지 두루 살펴보며 미생물이 어떻게 발생하고 진화해왔는지 알아가다 보면 미생물에 대해 비교적 깊은 학문적 호기심을 충족할 수도 있을 것이다.

독자들은 또한 미생물에 관한 연구가 발전하면서 과거에는 병원체라고 생각했던 박테리아를 새로운 관점에서 이해하게 된 변화에 동참할 수도 있다. 예를 들어 헬리코박터 파일로리라는 박테리아의 경우 100여 년 전에는 많은 사람들의 위에 살았지만 위생 상태가 개선되고 항생제가 발명됨에 따라 차츰 조직적으로 제거되었다. 그런데 소화성 궤양증 같은 질병을 일으킬 수 있는 헬리코박터 파일로리도 반드시 유해하기만 한 것은 아니다. 헬리코박터 파일로리는 식욕을 관리하는 단백질 분자인 렙틴과 그렐린의 분비를 돕는 작용도 하는데 이것이 부족하면 비만이나 제2형 당뇨에 걸릴 수 있다. 저자들은 미생물이 우리 몸과 복잡한 상호작용을 맺고 있음이 밝혀지고 있으므로 병원체에 관한 기존 정의는 분명히 바뀔 필요가 있다고 말한다. 그 새로운 정의를 위해 특히 인체 내 부위 중 세 군데를 중점적으로 다룬다. 우리 몸에서 가장 많은 미생물이 서식하는 장, 사람의 행동이 미생물 생태계에 커다란 영향을 미치는 생식기, 그리고 미생물 생태계가 우리의 행동에 뚜렷한 영향을 미치는 뇌가 바로 그 세 군데다.

장속 미생물군유전체과 면역력, 스트레스, 뇌의 발달 등의 관계, 성별에 따라 달라지는 미생물군유전체의 구성 등에 대해 저자가 풀어놓는 이야기를 읽어가다 보면 이미 우리는 미생물과 상당히 놀라운 조화를 이루면서 살아가고 있다는 사실을 자연스레 깨닫게 된다. 인간과 미생물의 관계에 대한 저자의 친절한 안내는 설령 DNA, 염기 서열, 세포 분화 같은 말을 들으면 긴장하는 이들이라 할지라도 얼마든지 귀 기울일 만하다. 원래는 무균 상태인 몸에 병원체가 침입해서 생김으로써 감염성 질병에 걸리는 것으로 생각했던 이들에게도, 항생제나 항미생물제의 효과를 잘못 알고 있는 사람들에게도 이로운 조언을 주는 책이다. 지금까지 우리가 알고 있는 미생물 관련 지식이 경쾌하게 전복되는 묘미가 있는 이 책은 또한 생명, 면역, 건강, 진화에 대한 새로운 통찰을 제공할 것이다.

│추천의 글│
생명, 면역, 건강, 진화에 대한 새로운 통찰

│프롤로그│
우리 몸 구석구석에 있는 미생물군유전체를 탐험하다

제1장 생명이란 무엇인가
내 몸이라는 생태계
유전암호라는 자연의 마술
고대 박테리아는 왜 중요할까?
둘로 나누어지는가, 셋으로 나누어지는가
미생물의 게놈: 공유와 이중성
공동 조상들에 관하여
나머지 생명

제2장 우리가 미생물에 대해 알아야하는 이유
대응하거나 협력하거나
많은 양의 박테리아를 배양하는 것이 왜 좋을까?
“넌 누구지? 어떤 종이야?”
나는 DNA 염기 서열을 본다
‘미생물군유전체’의 탄생
이것이 세대 차이다!
역동적인 바이러스군유전체

제3장 지하철에서부터 잠자리까지, 일상에서 만나는 미생물군유전체의 세계
‘오른손이 하는 일을 왼손이 모르게 하라.’
피부에서 벌어지는 시합
박테리아는 어떤 피부를 좋아할까?
운동선수와 키보드의 공통점
배꼽에 대하여
최초로 미생물군유전체는 어떻게 획득할까?
지하철 안에서 생긴 일
나의 집에 사는 미생물의 종류
휴대폰과 신발 가운데 더 많은 미생물이 사는 것은?

제4장 내 몸에 살고 있는
미생물군유전체를 찾아라
우리 몸에 무시무시한 침입자가 들어온다고?
내 입 속에는 어떤 미생물이 살고 있을까
편도와 치아의 미생물군유전체
박테리아의 의사소통법
음식이 내 몸속으로 들어갈 때
출구는 이쪽!
네 걸 보여주면 나도 내…… 미생물을 보여줄게
그렇게까지 깨끗하지는 않은 숨결

제5장 사람은 어떻게 자기 몸을 방어하는가
감염을 막는 방법
면역계는 진화의 산물
생명의 나무 아래쪽에 위치한 동물들을 주목하라
고약한 박테리아에 방심은 금물
후천성 면역계의 작동 방식
게으름이 탄생시킨 페니실린
변이는 중요하다
낙타 똥의 위대한 신비

제6장 당신의 몸은 정말로 건강한가?
그는 아프지만 아프지 않다
질병을 일으키는 유전자의 대립형질을 제거하면 어떻게 될까?
헬리코박터 파일로리와 함께 사는 법
생태를 중요하게 생각해야 하는 이유
거품 생쥐로 알 수 있는 것
비만에 영향을 미치는 미생물군유전체와 유전자
여성의 몸에 서식하는 미생물에 관하여
장과 뇌를 연결하는 축
유산균과 스트레스

│에필로그│
사람은 어떻게 미생물과 함께 살아가는가

│용어 정리│

│찾아보기│