크렌고균

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크렌고균(Crenarchaeota)은 고균의 한 문(phylum)으로 라는 Crenarchaeota 라는 이름은 그리스어로 온천이라는 ‘Krene’에서 유래하고 있다.¹⁾ 대부분의 초고온성 고균은 황과 황화수소를 포함하고 있는 뜨거운 물이나 토양에서 분리되고 있으며, 대부분의 종들은 황을 여러 가지 방법으로 대사한다. 대부분의 크렌 고균은 고온 혹은 초고온균으로 113°C에서 자랄 수 있는 고균도 보고 되고 있다.²⁾ 이들은 그람음성이며 다양한 세포형태를 가지고 있다.³⁾

그림 1. 크렌고균의 일종인 Sulfolobus solfataricus 의 전자현미경 사진 ()

Archaea(고균 역)> Crenarchaeota(크렌고균 계)> Crenarchaeota(크렌고균 문)

그림 2. 크렌고균의 계통분류학적 위치 (출처: 한국미생물학회)

세포의 크기는 직경이 1 μm 미만인 구형에서 길이가 100 μm를 초과하는 필라멘트까지 다양하다. 세포 모양은 포도 모양의 응집체(Staphylothermus)⁴⁾, 불규칙한 돌기 세포(Sulfolobus), 디스크(Thermodiscus), 매우 얇은 필라멘트(<0.5 μm 직경, Thermofilum) 등을 포함한 광범위한 세포 모양을 나타낸다. 많은 크렌고균은 편모를 보유하고 운동성이 있다. Pyrodictium은 유황 과립에 부착하는 데 도움이 되는 단백질 성 섬유질로 이루어진 광범위한 그물망을 형성한다.

크렌고균은 주로 극호열균이며 물의 끓는점 이상에서 최적으로 자라는 종을 포함한다. 대부분의 극호열성 크렌고균은 지열로 가열 된 토양 또는 S와 H₂S가 함유 된 온천 혹은 열수에서 분리되었다. 대부분의 종은 황을 산화하거나 혹은 환원하는 방식으로 황을 대사한다. H₂S 및 S의 크렌고균에 의한 산화로 인하여 황산(H₂SO₄)이 생성되므로 환경이 산성으로 변하게 된다. 이런 뜨겁고 황이 풍부한 환경은 약산성에서 pH가 1 미만인 높은 산성으로 변하며, 아이슬란드, 뉴질랜드, 와이오밍(미국)의 옐로스톤 국립공원을 포함한 전세계에서 발견된다. 극호열성 크렌고균은 이러한 모든 환경에서 얻어졌지만 중성 또는 약산성 고온 환경에도 많이 서식한다. 또한 열수 분출구(hydrothermal vents)라고 불리는 해저 온천에도 널리 서식한다.⁵⁾

대사적으로 크렌고균은 화학유기영양생물(chemoorganotrophs)에서 화학무기독립영양생물(chemolithoautotrophs)에 이르기까지 매우 다양하며, 에너지 대사를 위해 무기 황을 전자수용체 혹은 공여체로 이용한다. 일부 예외적인 경우를 제외하고, 극호열성 크렌고균은 절대 혐기성 미생물이다. 발효를 할 수 있는 종류는 거의 없으며 대부분은 혐기성 호흡을 통하여 에너지를 생산한다. 독립영양생장을 하는 경우 이산화탄소를 유일한 탄소원으로 사용하고 유황과 수소 같은 무기물질의 산화 및 황 또는 질산염의 환원에 의해 에너지를 얻는다. 이들은 생태계에서 주요 1차 생산자로 기능한다.

크렌고균의 가장 극적인 특징은 그들의 호열성과 호산성이다.⁶⁾ 크렌고균에 포함되있는 Sulfolobales는 pH 1-2에서 번성하고 pH 7 이상에서 죽는다. 최적의 성장 온도는 75°~105°C이며, 최대 성장 온도는 113°C에 이르기도 한다. 대부분의 종들은 낮은 온도에서 오랜 기간 동안 생존할 수 있지만, 70°C 이하에서 자랄 수는 없다.

이성근/충북대학교

김승범/충남대학교

1. C.Michael Hogan. 2010. Archaea. eds. E.Monosson & C.Cleveland, Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment, Washington DC.
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3. Garrity GM, Boone DR (editors) (2001). Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Volume 1: The Archaea and the Deeply Branching and Phototrophic Bacteria (2nd ed.). Springer. ISBN 0-387-98771-1 .
4. Anderson, I., Dharmarajan, L., Rodriguez, J., Hooper, S., Porat, I., & Ulrich, L., et al. (2009). The complete genome sequence of Staphylothermus marinus reveals differences in sulfur metabolism among heterotrophic Crenarchaeota.{Electronic version}. BMC Genomics, 10, n.p.
5. Domain Archaea -Morphology, Physiology, biochemistry, diversity & Industrial Applications of domain Archaea. B.G. Eranga Thilina Jayashantha B.Sc.(UG) Microbiology (Sp), University of Kelaniya, Sri Lanka, Special Degree, Assignment 1
6. Zillig, W., Stetter, K.O., Schafer, W., Janekovic, D., Wunderl, S., Holz, J. and P. Palm. 1981. Thermoproteales: a novel type of extremely thermoacidophilic anaerobic archaebacteria isolated from Islandic solfataras. Zbl. Bakt. Hyg., I. Abt., Orig. C2: 205-227.