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균
균(菌, fungus)은 원래 버섯을 뜻하는 말로, 한자 "菌"의 훈은 "버섯 균"/"버섯 권"이다. 근대에 들어 균류(菌類)는 버섯과 비슷한 생물의 다양한 분류군을 가리키게 되었다.
균류는 서로 유연 관계가 없는 여러 계통의 생물을 포함한다. 그 중에서도 대표적으로 버섯, 곰팡이, 효모 등을 포함하는 진균(眞菌)을 말하며, 균계(菌界)는 이 진균을 포함하는 분류군의 이름이다.
현미경을 통해 발견된 단세포 미생물인 박테리아(Bacteria)도 세균(細菌)이라는 말로 번역되었다. 대부분 우리가 부르는 "-균"(결핵균, 유산균 등)은 대개 세균에 속한다. 1990년대 들어 박테리아(Bacteria)에서 분리된 아르케아(Archaea)는 고균(古菌)으로 번역되었다.
목차
개요[편집]
균계는 진핵생물을 분류하는 생물계의 하나로, 이 가운데 오피스토스포리디아 분류군(Opisthosporidia)에 속하면서 아펠리디움문(Aphelidiomycota)이 아닌 것을 가리켜 진균류(眞菌類, Eumycota) 또는 곰팡이류라고도 부른다. 버섯과 곰팡이는 대표적인 균류 생물이다. 이들은 일견 식물이나 원생생물, 또는 세균과 혼동되기도 하나, 한때 동물 취급받던 아메바보다 동물에 가까운 생물이다.
균계는 동물계, 식물계와 함께 생태계의 한 축을 이룬다. 생물은 양분을 얻는 방법에 따라 '생산자', '소비자', '분해자' 세 가지로 구분할 수 있는데, 식물은 광합성을 해서 스스로 몸에 필요한 양분을 만들어 살아가는 생산자이다. 식물은 광합성을 할 때 산소를 내뿜어 동물의 산소 호흡을 돕는 역할을 한다. 반면에 동물은 소비자로, 스스로 양분을 만들지 못한다. 동물은 외부로부터 영양분을 섭취해야 생존할 수 있다. 많은 동물이 식물에서 만들어진 양분을 먹고 산다. 한편 균류는 분해자이다. 분해자는 죽은 동식물의 사체를 먹거나 분해하는 미생물을 말한다. 만약 생태계에 분해자가 없다면 자연은 죽은 동식물의 사체로 가득 찰 것이다.
특징[편집]
대부분의 균류는 비교적 단순한 구조를 한 다세포체이나, 생식기관은 흔히 복잡한 구조를 보이고 있다. 균사는 선단이라고 불리는 부분에서만 균사가 생성된다. 이 선단에서 새로운 균사가 갈라져 나와 균류의 몸체를 이루는 균사체가 된다. 하지만 효모 같은 단세포성 균류는 조직 침투를 제외하고는 균사를 만들어내지 않고 출아를 통해 생장한다. 따라서 균사체라는 조직도 형성하지 않는다. 또, 이런 단세포성 형태와 균사 형태를 바꿀 수 있는 이형성 균류가 있기도 하다.
균류는 특이하게도 식물처럼 세포벽을 가지고 있는데, 세균처럼 키틴이나 글루칸으로 이루어져 있다. 원시적인 균류에서는 짧은 섬유소로 형성되어있다. 하지만 식물 수준의 복잡하고 풍부한 섬유소가 있지 않다. 식물은 세포벽과 엽록소가 있어서 광합성을 하며 스스로 영양분을 만드는 생물이지만. 버섯과 같은 균류는 종속영양생물이다. 단단한 세포벽 때문에 다른 단세포 생물들처럼 식작용이 불가하며, 스스로 영양분을 만들 수 없어서 다른 생물체나 유기물에 붙어 영양분을 얻는다. 식물처럼 뿌리가 있는 것도 아니다. 대부분이 균사 선단에서 효소를 분비해 복잡한 중합체들을 분해하여 생성되는 단순한 양분을 흡수한다.
생식[편집]
균류의 생식은 동물과 식물처럼 무성생식과 유성생식 둘 다 가능하다. 무성생식은 일반적으로 포자의 형성과 관련되어있다. 균류는 효과적인 포자 형성자로서 각 균체는 수백만 개의 포자를 생성할 수 있다. 포자는 유사분열과 세포분열에 의하여 생성되며, 반수체의 핵과 탈수로 인해 매우 축소된 세포질을 갖고 있고 포자벽으로 싸여 있다. 균류의 균사는 운동성이 없기 때문에 멀리 떨어져 있는 영양물질에 도달하여 새로운 생활사를 시작하기 위해 포자를 이용한다. 포자는 공기와 물을 이용하여 퍼져 나가는데, 만약 떨어진 곳이 생존에 적합하지 않으면 발아하지 않는다. 포자는 식물의 씨앗처럼 그 상태 그대로 장기간 생존이 가능하다. 어떤 균류의 포자는 물 표면 같이 답이 없는 환경에 처하게 되면 발아 하자마자 즉시 포자낭을 형성하는 단주기성 생식을 보이기도 한다.
균류는 유성생식을 할 때 접합자 생활사를 거치는데, 접합자 생물들은 생활사의 전반을 반수체로 지내며 수정이 일어날 때만 이배체 상태가 된다. 이배체 시기는 대단히 짧은 기간 동안 지속되며 곧 이어 삼수 분열이 일어나 반수체기로 되돌아간다. 즉, 일생 대부분을 이배체로 보내고 수정 직전에만 반수체(정자/난자)인 인간과 정반대로 균류는 일생 대부분을 정자/난자 상태로 보낸다는 것이며 오히려 이 상태가 인간의 이배체 시기와 대응된다고 볼 수 있다.
균류의 기원과 역사[편집]
진균과 동물의 공통조상에 가장 근접한 생물은 깃편모충류Choanoflagellates라는 후편모 생물 계열의 원생생물이라고 한다. 사진을 보면 알 수 있듯이 초기 해면동물의 특징과 초기 균류(호상균류)의 특징을 둘 다 가지고 있다. 다만 알기 쉽게 후편모 생물중에서 깃편모충을 예시로 들었지 실제로는 10억 년 길게는 15억 년 전 균류와 깃편모충류(동물)가 분리 되었으며, 다세포 생물로 진화한 경위도 서로 독자적인 것으로 추정된다.
최초 화석기록은 오르도비스기에서 처음으로 나타난다. 하지만 물속에서 서식하는 수생 균류는 그보다 약 10억 년 더 이전에 호상균류에 가까운 최초의 균류가 존재했을 것으로 보고 있다.
지의류같이 녹조류의 도움을 받아 식물보다 먼저 지상에 진출하여 한때 프로토택사이트 같은 나무 크기만 한 곰팡이가 지상을 점거하였으나 실루리아기 이후 육상에 진출한 식물에게 우세종을 넘겨준다. 데본기에는 원시 육상 식물과 관련된 화석 균류에 대한 기록이 많이 나타난다. 특히 라이니 처트에서 균류를 이루는 대표적인 균들이 발견되어있다. 당시 초기 균류들은 라이니아 같은 원시 관다발식물의 지하경에서 식물과 공생하였으며 토양에서의 무기양분과 물의 흡수를 촉진시킬 수 있었다. 이런 원시 육상 균류의 행동은 현생 육상식물의 80% 이상의 뿌리에서 번식하는 근균류와 생활사가 매우 닮아있다.
국립생물자원관 김창무 박사에 따르면, 버섯은 고작 1억 5000만 년 전 동물과 분리됐으며, 따라서 식물보다 동물에 더 가깝다고 한다. 학설에 따라 초기 버섯은 2억 년에서 3억 년 전에 출연한 것으로 여겨지고 있다.
균류의 성은 두개체의 접합을 통해 생기며 두 개의 배우체로부터 온 두 개의 반수체 핵을 포함하는 새로운 세포가 생긴다. 대부분은 배우체가 융합하면 두 개의 핵도 뒤따라 융합한다.
많은 균류는 두 반수체 핵의 융합이 곧 일어나지 않고 두 개의 핵을 가진 세포의 형태로 생장이 계속된 후 생식기관이 나타난다. 균사체의 유사분열이 계속되더라도 두 개의 핵은 그 상태를 그대로 유지한다. 이후 핵융합이 시작되면 바로 균류 특유의 감수분열에 돌입하여 반수체 상태가 시작된다.
균류의 역할성[편집]
공생성 균류[편집]
식물과 공생관계를 형성 및 유지하여 상생하는 균류들이 많다. 육상에 진출할 때부터 식물과 공진화 해왔으며 균류 덕분에 식물은 자기 뿌리가 닿지 않는 곳의 무기물도 섭취할 수 있게 되었다. 그 외에도 식물의 다양한 스트레스에 대한 내성 능력이 균류와 공생할 때 더 강해지기도 한다. 소나무 숲에서 송이버섯이 올라오는 이유가 바로 이것이다. 대표적인 예로는 지의류와 균근이 있겠다. 게다가 심지어는 식물 세포 내 또는 세포간극에서 서식하면서 병징을 일으키지 않는 내생균류라는 것이 존재한다. 이 균류는 오히려 식물에게 많은 혜택을 주는데, 식물 방어 유전자의 활성화와 맥각 알칼로이드 등의 곤충의 섭식 저해 화합물의 생성을 도와주기도 한다. 이것 덕분에 곤충뿐만 아니라 대형 초식동물들이 주는 피해도 줄일 수 있다.
식물과 균류의 공생은 식물에게 매우 중요하다. 소나무 분재를 분갈이하다가 뿌리에 곰팡이 같이 피어있는 것을 볼 수 있는데, 이것을 전부 제거해 버리면 소나무는 균근이 복구될 때 까지 한동안 비실거릴 수 밖에 없다.
기생성 균류[편집]
대부분의 진균이 영양분의 일부 또는 전부 기주의 생체 조직에서 얻으며 생물의 기생생물로서 적응하며 커 간다. 이 중 상당수가 오직 한 종류에만 감염되기 때문에 매우 특이하며, 이런 특징 때문에 실험실 배양 같은 데에서는 전혀 크지 못한다. 오직 기주조직에서만 성장할 수 있는 절대 기생생물이다. 이렇게 살아있는 기주의 세포를 죽이지 않고 양분을 얻어 생체영양성 기생균이라고 부르며, 대개 특수 영양분 흡수 조직을 만들어 기주의 저장 양분을 흡수한다. 대표적인 예로는 흰가루병균이 있다.
한편 식물 조직을 공격적으로 침입하는 균류 종들이 있다. 이들은 양분 흡수 과정에서 독소나 분해효소를 생성해 기주조직을 죽이기 때문에 살생영양성 기생균이라고 부른다. 예로 곤충을 죽이는 백강병균이나 식물 조직을 파괴하는 잿빛곰팡이가 있다.
특히 식물기생성 균류는 매우 중요하며, 모든 작물병의 70% 이상이 이것이 원인이 된다.
인체병원성 균류[편집]
동물에게 기생하는 균류 중에 인간 등의 항온동물을 감염시킬 수 있는 균류는 200여 종에 불과하다. 그나마도 특히 인간은 무좀 같이 피부의 각질층을 감염시키는 병원성 진균류 외의 균류에 대하여는 높은 수준의 면역방어력을 갖추고 있다. 하지만 후천성 면역 결핍 증후군이나 암과 당뇨병으로 인해 면역력이 매우 나빠지는 경우에는 온갖 균류가 몸 안에 넘쳐 흐르게 된다. 에이즈 기회감염 균류로는 폐포자충(Pneumocystis jirovecii)이 알려져 있고, 당뇨 환자에서 나타나는 진균 감염으로는 털곰팡이증(mucormycosis)이 있다. 코로나19 환자들에서 털곰팡이증으로 눈을 적출하는 등 열악한 인도 의료 실태가 언론에 보도된 바 있다.
면역력이 정상(immunocompetent)인 젊은나이에는 진균 감염이 잘 일어나지 않으므로, 감염될 경우, 일반적으로는 스테로이드 사용이나 후천성 면역 결핍 증후군등으로 인한 면역 손상을 고려해야 한다.
다만 폐렴이나 결핵 등으로 폐조직이 파괴되어 혈류가 공급 안 되는 공간이 생길 경우 이곳에 곰팡이가 자리잡고 진균구Fungal Ball를 형성할 수는 있다.
생물학적 방제[편집]
다른 균류를 죽이거나 해충, 선충류를 기주로 삼는 진균류가 있다. 요즘 식물의학계열에서는 이러한 특성을 지닌 기생균을 이용해 생물학적 방제로 쓰거나 생물농약으로 만들어 시중에 팔고 있으며 선진국에서는 이 계열 방제나 작물 보호제의 시장이 점점 커지는 추세이다.
부생성 균류[편집]
부생성 균류는 동식물의 사체에서 양분을 얻는다. 탄수화물, 셀룰로오스, 단백질, 키틴, 항공등유, 각질뿐만 아니라 목재에 들어있는 리그닌 등의 복합 중합체를 모조리 분해하는 다양한 효소를 생성한다. 이 중 식물의 섬유소 분해에 균류가 상당히 중요한 역할을 수행하고 있다. 따라서 이들이 없다면 지구상에는 나무의 사체들이 여기저기 널려있을 것이다. 사실 균류의 이런 특성 때문에 석탄기 이후로 다른 지질 시대 지층에서는 석탄이 잘 안 나오는 원인이기도 하다. 석탄기 이후에는 식물의 섬유소를 먹는 곤충들이 출현하는데 이들 섬유소를 먹는 곤충들도 뱃 속에 이를 소화시키는 균류가 들어있기 때문이다. 그래서 오늘날 흰개미의 내장 속에서는 목재 섬유소를 소화하고 있는 균류들을 발견할 수 있다.
하지만 부정적인 영향을 인간과 다른 생물들에게도 줄 수 있는데, 사체를 분해하면서 유기물들을 부패시킬 수도 있다. 화장실이나 샤워실 벽에 붙어 자라는 시커먼 그을음곰팡이는 접착제 갤의 섬유소를 먹고 자라나기 때문에 박멸이 매우 힘들다고 한다. 또 일부 균류는 균독소를 생성해 인축의 건강에 커다란 위험이 된다. 특히 아플라톡신이 가장 대표적인 예로서 땅콩에서 많이 생성된다.
먹거리[편집]
균류 중에서 우리가 먹을 수 있는 것들이 있다. 버섯처럼 다양한 요리로 먹을 수 있는 것이 있는가 하면 효모처럼 발효를 통해 술이나 빵, 김치 등의 발효식품을 만들어 독특한 풍미를 즐기거나 장기간 보존할 수 있다. 최근에는 큐오른Quorn 균단백질이라는 것이 균류에서 발견 및 개발되어 세계에서 널리 팔리고 있다. 균류로 만든 식품은 단백질 함량이 높으면서도 지방 함량이 낮으며 콜레스테롤 또한 없고 MSG 함량은 높기 때문에 좋은 영양구성을 가지면서 맛도 좋은 특징이 있다.
미래에는 배양육과 함께 기존 육류를 대체할 수 있는 대체제가 될 수 있다. 식용 가능한 균류를 얇게 잘라 조미하여 식감이 비슷한 베이컨을 만든 사례가 있다. 다만 지방함량이 진짜 베이컨의 20% 정도라 식감 자체는 다소 차이가 있다고 한다.
그 외[편집]
균류는 크게 2가지의 대사산물을 만들어낸다. 1차 대사산물은 균류의 정상적인 세포기능에 필수적인 것으로서 다른 생물체들에게도 필요한 대사경로의 최종 또는 중산 산물이다. 2차 대사산물은 특정 생물체의 특수 대사 경로에서만 나오는 다양한 화합물이다. 균독소나 항생물질이 예이다. 이를 이용하여 우리 인간에게 다양한 혜택을 줄 수 있다. 1차 대사산물을 이용하여 구연산이나 글루콘산 등을 대량으로 생산할 수 있는 이점이 있다. 또한 2차 대사산물은 우리에게 의료혁명을 가져다 주기도 했다. 페니실린이 2차 대사산물에서 뽑아낼 수 있는 항생제의 대표적인 예이다. 이외 대표적인 2차 산물로는 세팔로스포린이 있다. 그리세오풀빈은 피부병 치료제로 쓰이고 시클로스포린, 글리톡신은 이식 수술 동안 면역 거부 반응을 방지하기 위한 면역억제제로 다루며 맥각 알칼로이드는 의학에서 매우 다방면으로 사용되고 있다.
단, 버섯과 곰팡이로 대표되는 균류가 동식물계 일반에서는 찾아보기 힘든 대단히 독특하고 유용한 물질을 여러 가지 생산하고, 또 이런 것을 연구하게 된 실마리가 각 지역의 민간 요법과 전통의학, 그리고 식중독과 토착병의 연구에 있는 경우가 많지만, 이것은 목적한 물질을 추출 가공해서 동물과 사람 임상실험으로 확립된 용법에 따라 필요한 용도에 필요한 시점에 극미량을 사용하는 것이다. 원재료를 그냥 쓰면 십중팔구 중독되어 사망하거나 당장은 죽지는 않더라도 농약보다 나을 것 없는 발암물질로서 작용해 이후 수명과 생활의 질을 떨어뜨리니, 의학 단신 뉴스를 보고 채집해 차를 우려낸다느니 중화한답시고 다른 재료를 섞어 혼합물을 만든다느니 하며 어설프게 민간요법으로 쓸 생각은 하지 말자.
균류는 우리가 정말 상상도 못할 것들을 분해할 수 있다. 탄화수소는 기본이고, 중금속, 심지어는 방사선까지 에너지로 사용하는 균류도 있기 때문에 폐기물 처리에 응용할 수 있을 것이다.
그 자체로도 스티로폼등 플라스틱의 대체제가 될 수 있다. 무언가를 주조하듯 톱밥과 버섯등을 섞어넣어 재배하면 균사가 접착제의 역할을 수행한 일종의 복합재가 된다. 이를 말려죽여 스티로폼과 물성이 비슷한 소재를 얻을 수 있다. 또한 배양된 균사를 압착시킨 소재는 가죽으로서 기능하며, 수지를 달리하고 열가공 거치면 건축자재로도 쓸만한 벽돌이 되는등 제법 다양한 활용이 기대된다.
"균"이란 이름이 붙는 생물 분류군[편집]
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
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