| 곰팡이 | |||
|---|---|---|---|
| 외관적으로 뚜렷한 자실체(子實體)를 갖는 버섯류와 단세포성 효모류를 제외한 균류(菌類). [개요] 크게 균류 전체를 말하기도 한다. 버섯은 고등균류 중 거의 대부분의 담자균류와 여러 자낭균류를 포함하고 있으나, 그 숫자는 전체 균류의 일부분에 지나지 않으므로 곰팡이의 종류는 적어도 4만 종(種)을 훨씬 넘을 것으로 추정되며, 매년 1,000~2,000여 종의 새로운 곰팡이들이 보고되고 있다. 하등균류 전부, 자낭균류, 깜부기병균이나 녹병균 같은 담자균류가 여기에 속한다. 특히 토양에 살고 있는 불완전균류들이 대표적인 것으로 좁은 의미에서 토양에 사는 불완전균류를 곰팡이라 하기도 한다. 곰팡이는 토양, 물 속 등 거의 모든 곳에 분포하고 때로는 살아 있는 생물에 기생하기도 한다. 흔히 주서식처(主棲息處)와 포자가 내는 독특한 색깔을 따라 이름 붙이기도 하는데, 빵곰팡이·물곰팡이·푸른곰팡이·검정곰팡이·흰곰팡이 등이 그 예이다. 곰팡이는 오래전부터 술·된장 등 발효식품에 널리 쓰였으며 유기산·효소·항생제 등 대사산물들이 공업적으로 생산·이용되어왔다. [형태] 곰팡이의 형태적 특징은 잘 발달된 균사(菌絲)와 현미경적 크기의 포자(胞子)덩어리로 특징지어 진다. 자실체는 형성하지 않거나, 형성하더라도 그 크기가 매우 작다. 균사는 실 모양으로 길게 뻗어나고 대체로 복잡하게 가지쳐 서로 얽혀 있다. 일부 하등균류를 제외하고 대다수의 균사는 격벽(隔壁)을 가지고 있다. 격벽에 의해 구획지어진 한 세포질 안에는 1개 또는 2개, 경우에 따라 여러 개의 핵이 있으나 다른 세포 기관은 대체로 일반적인 진정핵세포의 모양을 하고 있다. 균사의 외부는 세포벽으로 싸여 있고 키틴(chitin)이라는 독특한 다당류가 주요 구성성분이다. 포자는 유성적(有性的) 또는 무성적으로 생식하나, 대부분의 불완전균류는 유성생식이 잘 알려져 있지 않다. 무성포자의 형태는 아주 다양하지만 대체적으로 난형이나 타원형의 분생포자(分生胞子)이다. 포자의 색깔은 종에 따라 다르며, 이러한 포자의 모양과 색깔은 분류에 이용된다. [영양] 곰팡이는 아주 독특한 형태의 영양섭취를 하는데, 이미 형성된 유기화합물을 에너지원과 필요한 구조물의 합성원료로 이용한다. 단당류나 아미노산과 같은 가장 단순한 유기물은 직접 흡수하지만 이당류를 비롯한 대다수의 복합유기물은 곰팡이가 효소를 분비하여 분해한 뒤 흡수한다. 곰팡이에 의해 분비되는 체외분비 효소들은 이미 산업적으로 많이 이용되고 있으나, 합성이나 분비에 대한 메커니즘이 아직 잘 알려져 있지 않아 산업적 이용에 많은 제한을 받고 있으며 활발한 연구가 요구된다. 다른 유기화합물은 환경에서 흡수된 무기질로부터 주로 체내에서 합성된다. 균사의 탄소와 질소의 구성 비율은 10：1 정도이나 인공배지(人工培地)에서 키울 경우 배지의 탄소, 질소 비율이 20：1 정도일 때 가장 잘 자란다. 대다수의 곰팡이들은 티아민과(비타민B1)과 비오틴(비타민H)을 잘 합성하지 못하고 이들을 필수영양소로 요구한다. [생식] 대부분의 불완전균류들은 유성생식을 하지 않고 무성생식에 의해 번식한다. 무성생식은 다른쪽 어버이의 핵 염색체가 섞이지 않고 딸세포를 만들어내는 과정으로 유전자의 변화가 없는 어미세포의 복제이다. 다수의 곰팡이들에서는 유사유성생식(類似有性生殖)이라 부르는 독특한 메커니즘에 의해 유전자 재조합이 가능한데 균주의 개량(改良)과 균 유전학의 연구에 매우 중요하다. [환경조건] 빛 태양 광선은 지표면의 어떤 환경 속에나 있는 자연 조건으로 일부 깊은 땅속에 서식하거나, 숙주 조직에 기생하는 것을 제외한 모든 곰팡이들은 낮과 밤의 주기적인 변화에 잘 적응되어 있다. 이러한 낮과 밤의 주기적인 변화에 의한 생리적인 주기성을 일주기(日週期)라고 한다. 대부분의 곰팡이들은 빛에 그리 민감하지 않으나 강한 빛에 의해 성장이 저해된다. 빛에 의한 성장 저해는 배지에 영양물질을 첨가함으로써 극복할 수 있는 것으로 보아 빛이 직접적으로 작용하기보다는 비타민류와 같은 영양소를 파괴하여 일어나는 2차적인 효과를 주는 것으로 짐작 된다. 일반적으로 빛은 생식기관의 형성과 이동 등 생식에 더 많은 영향을 미친다. 습기 곰팡이는 상대적으로 많은 수분을 요구하지만, 고등한 것은 유리된 물이 없어도 살 수 있다. 대부분의 곰팡이들은 상대습도가 95~100%일 때 가장 잘 자란다. 토양에 서식하는 곰팡이는 중간 정도의 습도에서 가장 잘 자라는데, 그 이유는 습도가 높으면 토양 속의 환기가 원활하지 않아 산소 공급이 제한되기 때문이다. 온도 대부분의 곰팡이는 10~40℃에서 살아가며, 최적 온도는 25~35℃이다. 냉장식품을 부패시키는 곰팡이들은 낮은 온도에서도 잘 자란다. 사람의 병원균(病原菌)들은 37℃가 최적 온도이지만, 흙과 같은 자연 상태에서 서식할 때에는 25℃가 최적 온도이다. 산성도 대부분의 실험실에서 배양할 수 있는 곰팡이들은 pH 4.5~8.0의 폭넓은 영역을 보인다. 일반적으로 세균의 최적 산성도가 pH 7.0인데 비해 곰팡이의 최적 산성도는 pH 5.0~5.5로 약간 산성인 상태를 좋아한다. 산소 대부분의 곰팡이는 절대적으로 산소를 필요로 하는 호기성(好氣性)이지만, 푸사리움 옥시스포룸(Fusarium oxysporum), 무코르 히말리스(Mucor himalis), 아스페르길루스 푸미가투스(Aspergillus fumigatus) 등과 같이 당(糖)을 발효함으로써 산소없이 살 수 있는 것도 있다. 고인물에 서식하는 아쿠알린데렐라 페르멘탄스(Aqualinderella fermentans)와 블라스토클라디아 라모사(Blastocladia ramosa)는 산소가 있어도 전적으로 발효에 의해 에너지를 얻는다. 이러한 곰팡이들의 세포에는 호흡에 필요한 세포기관인 미토콘드리아나 그 효소인 시토크롬이 없거나 발달이 미미하다. 이들을 '절대 발효성'이라고 한다. 양의 혹 위에서 볼 수 있는 네오칼리마스트릭스 프론탈리스(Neocallimastrix frontalis), 스파이로모나스 콤무니스(Sphaeromonas communis)는 산소에 조금만 노출되어도 죽는 '절대 혐기성(嫌氣性)'이다. [생태] 부식성(腐食性) 곰팡이 생태계에서 식물에 의해 합성된 유기물질들은 여러 생물들을 거쳐 궁극적으로 세균과 균류에 의해 분해되어 다시 유리된 무기물이나 무기질로 되돌아간다. 이러한 과정에서 부식성 곰팡이들은 분해자로서 가장 큰 몫을 차지한다. 분해과정은 보통 독특한 균류의 천이(遷移)를 보이는데 대체로 접합균류, 자낭균류와 불완전군류, 담자균류의 순서로 나타난다. 천이는 유용 영양분과 밀접한 관계가 있다. 일반적으로 단당류나 아미노산과 같은 단순한 유기물은 흔히 당곰팡이라 부르는 접합균류들에 의해 1차적으로 이용된다. 단순한 유기물이 고갈되면 2차적으로 단순한 구조의 다당류인 셀룰로오스나 헤미셀룰로오스를 분해하는 불완전균류들이 우점종으로 나타나는데 푸사리움속(─屬 Fusarium)이나 트리코데르마속(─屬 Trichoderma) 등이 대표적이다. 최종적으로 복잡한 구조를 갖는 리그닌 등은 균류, 그중에서도 버섯인 고등담자균류에 의해서만 분해된다. 이와 같은 천이를 통해 막대한 양의 죽은 나무·낙엽·농산폐기물·신문지와 같은 생활쓰레기가 자연계로 순환되어 돌아간다. 또한 부식성 곰팡이는 음식물 등에 기생하여 식물을 부패시킬 뿐만 아니라, 아플라톡신과 같은 독성물질을 방출하여 병을 일으키기도 한다. 포식성(捕食性) 곰팡이 몇몇 곰팡이들은 작은 동물(아메바·원생동물·선충 등)을 포획하여 분해하면서 살아가는데 대부분의 포식성 곰팡이는 주파게목(―目 Zoopagales)에 속하거나 도열병균류(稻熱病菌類)의 담색선균과(淡色線菌科 Moniliaceae)에 속한다. 이들은 작은 동물을 포획하기 위한 특수 균사를 내어 끈적끈적한 체액을 분비하거나 고리를 만들어낸다. 이러한 작용은 식물 기생성 선충류 특히 인삼에 기생하는 선충류의 생물학적 방제(防除)로 이용될 수 있다. 식물기생성 곰팡이 곰팡이는 식물병원균으로 널리 알려져 있다. 매년 주요농작물 병의 70~80%가 곰팡이에 의해 일어나는 것으로 추정되며 그 피해액은 어마어마하다. 역사적으로 가장 유명한 식물기생성 곰팡이는 감자에 기생하는 감자역병균(Phytophthore infestans)으로 '아일랜드 기근'을 가져왔다. 녹병균·깜부기병균·백분병균(白粉病菌) 등이 흔히 나타나는 농작물 병원균이며, 이밖에도 산림에 기생하는 곰팡이들이 산림을 황폐하게 만들기도 한다. 동물기생성 곰팡이 상당수의 곰팡이들이 곤충이나 거미·진드기·게와 같은 절지동물에 기생한다. 곤충곰팡이목(─目 Entomophthorales)에 속하는 곰팡이 대다수와 여러 종류의 자낭균류와 불완전균류가 여기 속한다. 자연계에서 곰팡이의 감염은 곤충 집단의 크기를 조절하는 중요한 요인이다. 오렌지 밭에 서식하는 가루깍지벌레는 미국의 건조한 지대인 캘리포니아에서는 심각한 피해를 주지만, 습기가 많아서 동물 기생균인 엔토모프토라 포마사(Entomophthora fomasa)가 성장하기 좋은 플로리다에서는 그 피해가 미미하다. 곰팡이를 이용한 방충예방에 대한 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. 조류나 사람을 포함한 포유류에는 곰팡이에 의한 질병이 일어난다. 곰팡이에 의한 질병은 진균증(眞菌症 mycosis)이라 부른다. 아스페르길루스 푸미가투스(Aspergillus fumigatus)는 주로 폐(肺)에 침입하여 결핵증상을 일으키고, 피부에 기생하여 버짐이나 무좀의 원인이 되는 백선균(白癬菌), 소포자균 등이 잘 알려진 병균이다. 대부분의 피부병은 곰팡이의 일종인 페니킬리움 그리세오풀붐(Penicillium griseofulvum)에서 얻어지는 항진균제인 그리세오풀빈(griseofulvin)에 의해 치유될 수 있다. [방제] 식물이나 피혁 등 가공산업이나 농업과 임업에서의 균에 의한 피해는 매우 크다. 따라서 곰팡이의 방제는 중요한 산업적 의미를 지닌다. 일반적으로 곰팡이의 방제는 환경조건의 조절에 의한 것과 항진균제(抗眞菌劑) 등 약품에 의한 것이 있다. 곰팡이의 종류는 매우 다양하고 각 종마다 서로 다른 생리조건을 필요로 하기 때문에 공통적인 방제법을 찾기가 힘들다. 특히 항진균제의 경우 숙주에는 피해가 없어야 하므로 더욱 많은 제한이 따른다. 현재 여러 가지 항진균제가 개발되어 이용되고 있으나 앞으로도 많은 연구가 필요하다. [곰팡이와 생물특허] 최초의 항생제가 곰팡이로부터 얻어졌고 지금도 세균의 일종인 방선균류(放線菌類) 다음으로 많은 항생제가 얻어진다. 유전공학의 발달로 재조합 유전자의 발현숙주인 곰팡이에 대한 관심은 더욱 높아져 미생물 자원에 대한 재산권 시비가 많아졌다. 유럽 각국과 일본 등은 부다페스트 조약과 지적 소유권 기구(WIPO)를 통해 미생물의 특허권을 인정하고 있으며, 우리나라도 최근 이에 가입하여 미생물 자원의 재산권을 인정하고 있다. 우리나라는 예로부터 곰팡이를 이용한 식품가공법이 잘 발달되어 있고, 자연환경이 다양해 곰팡이가 서식하기 좋은 곳이므로 유용 곰팡이의 개발에 무한한 가능성이 있다. 따라서 우리의 귀중한 생물자원을 보호하고 그 이용을 극대화하기 위해 곰팡이에 대한 기초 및 응용 연구가 활성화되어야 한다. |
|||
| 아이디 | bong | 작성일 | 2009-07-20 |
| 조회수 | 41021 | 추천수 | 0 |
