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미생물의 형태는 다양하지만, 대부분 위처럼 공 형태의 구균, 막대형의 간균, 나선형의 나선균 모습을 떠올린다

그러나 1980년 이집트 시나이 반도의 소금 호수에서 Haloquadratum walsbyi 라는 정사각형에 가까운 미생물이 발견되었다

이 미생물은 극단적인 고염도 환경에 서식하는 것 이외에 정사각형 판 형태를 가진 것이 특징으로 많은 미생물학자들의 관심을 끌었다

그러나 호주, 스페인 등 전 세계의 고염도 환경에서 흔하게 발견됨에도 불구하고 실험실 환경에서 배양이 되지 않아 연구에 차질을 겪었다

워낙 극한의 환경에서 자라는 터라 필요한 영양조건과 최적 염분 농도를 찾는 것에 어려움이 있었고, 더구나 1-2일에 걸친 긴 분열 주기를 가져서 다른 빠른 분열 주기를 가진 미생물에게 밀려 잘 성장하지 못했기 때문이다

(대장균은 조건이 좋을 경우 20분마다 한 번씩 분열한다)

결국 최초 발견 이후 25년이 지난 2004년이 되어서야 실험실 배양에 성공하고 본격적인 연구가 시작된다

위 기사를 포함해 초기에는 박테리아로 발표되었으나 게놈 분석을 통해 고균archaea이었음이 밝혀졌다

둘은 모양만 비슷하지 오히려 유전적으로는 고균과 인간이 더 유사하다고 볼 수 있다

차이점을 자세히 따지기엔 너무 길어지니 대충 눈코입 달려있는건 비슷한데 실제론 전혀 다른 싱붕이와 차은우의 차이 정도라고 생각하고 넘어가자

Haloquadratum walsbyi의 서식지는 상술했듯 엄청난 고염도의 소금 호수이다

이런 환경에서는 산소가 극단적으로 적고 기타 영양성분도 부족하며 고염분으로 인한 삼투압도 압박 요소이다

그러나 이 미생물은 바닷물 농도의 10배에 달하는 고염도 환경에서도 1ml당 10^7마리에 달하는 개체수가 존재할 정도로 번성한다

따라서 위의 악조건들을 극복할 수 있는 여러 능력이 존재한다

세포는 부피 대비 표면적을 넓게 유지하는 것이 물질교환에 유리하며 그것이 대부분의 세포가 구 형태인 이유 중 하나이다

그러나 이 미생물은 구 형태가 아니므로 다른 방향으로 진화했다

적은 영양분을 효율적으로 흡수하기 위해 넓이(좌)에 비해 극단적으로 얇은 두께(를) 가진 것이다

사각형의 한 변의 길이는 평균적으로 2-5μm이지만 두께는 0.1-0.2μm에 불과할 정도의 극단적으로 평평한 형태를 가짐으로서 물질교환을 효율적으로 유지한다

또한 삼투압에 대한 저항을 위해 할로뮤신(녹색)이라는 끈적한 점액질을 세포(빨간 사각형) 외부에 둘러 수분을 가둔다

할로뮤신은 삼투저항 이외에도 바이러스의 침투를 막는 물리적 방어 기능도 겸한다

또한 세포 내부에 부력을 조절할 수 있는 가스주머니(GV)를 가지고 있어 필요할 경우 수면 가까이 떠오를 수도 있다

다른 주머니는 폴리하이드롴시부티레이트(PHB) 주머니로 할로뮤신과 비슷한 점액질이 들어 있어 세포 손상 시 즉시 구멍을 메워 주는 역할을 한다

이쯤 되면 그래서 얘가 왜 사각형인데? 라고 궁금해하며 계속 스크롤을 내리는 사람들도 있을것 같다

근데 연구자들도 모른댄다

나도 처음부터 그게 궁금해서 계속 찾아보다 정작 그 이유는 안나오고 곁다리로 찾은게 위에 저런거다

그나마 추정하는 것이 건조 방지를 위해 합성하는 물질 중 폴리감마글루타메이트란 게 있는데 이게 형태 유지에 도움이 되지 않을까? 라고 한다

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어쩌다보니 의도치 않게 네이버 블로그 엔딩이 나긴 했는데 진짜 정확한 이유가 안나오더라

미안하다

혹시 이유를 아는 사람 있으면 알려주길 바라며 글을 마친다

Zenke, R., von Gronau, S., Bolhuis, H., Gruska, M., Pfeiffer, F., & Oesterhelt, D. (2015). Fluorescence microscopy visualization of halomucin, a secreted 927 kDa protein surrounding Haloquadratum walsbyi cells. Frontiers in microbiology, 6, 249.

David G. Burns, Helen M. Camakaris, Peter H. Janssen, Mike L. Dyall-Smith, Cultivation of Walsby's square haloarchaeon, FEMS Microbiology Letters, Volume 238, Issue 2, September 2004, Pages 469–473,

Bolhuis, H., Poele, E. M., & Rodriguez-Valera, F. (2004). Isolation and cultivation of Walsby's square archaeon. Environmental microbiology, 6(12), 1287–1291.

Bolhuis, H., Palm, P., Wende, A., Falb, M., Rampp, M., Rodriguez-Valera, F., Pfeiffer, F., & Oesterhelt, D. (2006). The genome of the square archaeon Haloquadratum walsbyi : life at the limits of water activity. BMC genomics, 7, 169.

Burns, D. G., Janssen, P. H., Itoh, T., Kamekura, M., Li, Z., Jensen, G., Rodríguez-Valera, F., Bolhuis, H., & Dyall-Smith, M. L. (2007). Haloquadratum walsbyi gen. nov., sp. nov., the square haloarchaeon of Walsby, isolated from saltern crystallizers in Australia and Spain. International journal of systematic and evolutionary microbiology, 57(Pt 2), 387–392