유글레나류

유글레나(euglena) 또는 연두벌레는 유글레나과 유글레나속 생물을 총칭한다. 유글레니드(euglenid), 유글레나식물(euglenophyte) 또는 유글레나편모생물(euglenoid flagellate)이라고도 하며, 진핵조류 가운데 가장 오래된 계통군 중의 하나이다. 유글레나는 전 세계에 54속 약 800종이 분포하며 우리나라에는 327종이 보고되었다(국립생물자원관, 2015). 유글레나식물문은 엽록소 a와 b를 가지고 광합성을 하며 카로티노이드 광합성 색소를 갖는다(그림 1). 

그림 1. 색소체를 이용해 광합성을 수행하는 유글레나(출처: gettyimagesEDGE NPRD15021279).

목차

광합성 산물은 유지와 탄수화물 복합체의 일종인 피레노이드(pyrenoid)가 있다. 특히 유글레나는 세포벽이 없고 안점, 세포구, 그리고 수축포를 가지고 있다는 점에서 동물로 간주되기 쉽고, 엽록소와 카로티노이드 광합성 색소를 가지고 있다는 점에서는 식물의 특징을 보인다. 그러나 많은 유글레나류는 색소체가 없으며, 2차 내공생에 의한 녹색 또는 무색 색소체를 갖는 등 영양방식이 다양하다. 따라서 유글레나는 엄밀히 말하면 원생동물과 녹조식물의 중간적인 특징을 가지는 원생생물이다. 즉, 유글레나류는 낮에는 빛을 이용하여 광합성을 통해 독립영양을 하지만 밤이 되면 섭취한 먹이에 의존하는 종속영양의 형태를 취한다. 유글레나는 유성생식을 하지 않고, 둘로 나뉘는 종분열의 이분법(binary fission‏‎) 무성생식으로 증식한다. 이들은 담수나 습한 토양에서 사는 단세포생물로 1~2개의 편모를 가지고 단독생활 또는 군체를 형성한다(그림 2).

그림 2. 1개의 편모를 가진 유글레나의 주사전자현미경 사진(출처: gettyimagesEDGE 188058282).

화석 유글레나류는 상대적으로 드문데, 그 이유는 부식이 용이한 세포벽 구조를 갖고 있기 때문이다. 그러나 약 4억 1,000만~4억 6,000만년 된 모예리아(Moyeria)라는 단세포 화석은 유글레나로 간주되며, 오늘날의 파쿠스(Phacus)와 항아리말(Trachelomonas) 속은 6,000만 년 전에 시작되는 제3기(Tertiary)에 형성된 화석과 유사하다. 유글레나의 진화에 대한 지식의 대부분은 오늘날의 유글레나류를 대상으로 하는 미세구조 비교분석과 분자연구에 바탕을 두고 있다.  

몸체는 원뿔 모양이고 길이는 0.025~0.254 mm 정도이다. 몸 안에 엽록체를 갖고 광합성을 한다는 점에서 식물이라고 할 수 있으나, 몸을 싸는 세포벽이 없고 편모로 유영하며, 또 안점(眼點)으로 빛을 감각하는 점에서는 원생동물의 편모충류로 취급되기도 한다(그림 3). 즉, 식물과 동물의 중간에 위치한다고 볼 수 있는데 엽록소를 갖고 광합성을 하는 것은 식물적 특성이며, 입이나 수축포를 가지고 자유롭게 움직이는 것은 동물적 특성에 속한다. 또한 편모와 수축포 외에 안점·엽록체·핵 등의 세포기관과 저장물질인 파라밀론(paramylon)을 가지고 있다(그림 3). 몸은 단세포로 되어 있고, 대부분 가늘고 긴 유선형으로, 몸길이 15~530 ㎛의 나사선 모양으로 꼬인 길쭉한 방추형인데 박막띠(페리클; 그림 4) 구조로 되어 있어 매우 자유롭게 변형한다. 몸의 앞 끝에 플라스크 모양으로 오므라진 세포구가 있고 그 기부로부터 1개의 편모가 나 있다. 편모의 길이는 종에 따라 세포구 밖으로 나오지 않은 것에서부터 몸길이의 2배에 이르기까지 다양하다. 입 가까이에 1개의 붉은 안점과 1~2개의 수축포가 있다. 체내에서 엽록소를 함유하는 원반상이나 방추형 색소체가 있어서 광합성을 하는데, 그 모양과 수는 종에 따라 다르다. 동화 녹말은 색소체의 표면에 부착한다. 빛이나 유기물의 양에 따라서는 부생영양도 행한다. 증식은 종분열로, 봄에서 여름에 걸쳐 대증식하여 물빛을 바꾸는 현상(녹조)을 일으키기도 한다.

그림 3. 유글레나의 일반적인 세포 형태와 세포내부 소기관(출처: )

그림 4. 나선형으로 배열된 페리클 구조(박막띠)가 보이는 유글레나 세포의 표면(출처: )

대부분 담수산으로 작은 연못이나 도랑에서 흔히 볼 수 있으며 내만(內灣)의 염수역에서 볼 수 있다. 대부분 맑은 물보다도 유기물을 품고 있는 흐린 물에서 생육한다. 대부분이 녹색식물에 존재하는 엽록소를 가지고 있어 녹색을 띠며 빛 에너지를 이용하고 작은 생물체를 먹는다. 종류에 따라서는 배양하기 쉬우므로 연구용 교재로 많이 이용되어 왔다. 특히 편모운동의 관찰, 주광성(走光性)의 실험 등에서는 낯익은 생물이다. 유글레나의 주광성이란 안점에서 빛을 감지하여 빛이 오는 방향으로 헤엄을 치는 성질을 말한다. 유글레나 그라실리스(Euglena gracilis) (그림 5)는 튼튼하고 순수배양을 하기 쉽고 비타민류의 미량검출에 이용된다. 유글레나 에렌베르기이(Euglena ehrenbergii)는 대형종이며, 유글레나 키클로피콜라(E. cyclopicola)는 가장 소형이다. 특히, 유글레나 루브라(E. rubra)는 세포질내에 다량의 헤마토크롬으로 불리는 붉은 색소를 저장하여 빨간 유글레나로 잘 알려져 있다.

그림 5. Euglena gracilis 종의 형태(출처: gettyimagesEDGE 128549881).

Domain Eukaryota (진핵생물 역) > Excavata(엑스카바타계) > Division Euglenazoa(유글레나문) > Class Euglenoidea(유글레나강) > Order Euglenales(유글레나목) > Family Euglenaceae(유글레나과) > Genus Euglena(유글레나속) 

이향범/전남대학교, 이준백/제주대학교

최경희/원광대학교

국립생물자원관. 2015. 국가 생물종 목록집 편모류.