마이크로시스티스

마이크로시스티스(국문) Microcystis(영문)

강, 호수, 연못과 같은 담수에 서식하는 남세균(cyanobacteria) 중 하나로, 부영양화에 의한 남세균의 대발생을 일으키는 가장 대표적인 광합성 세균이다. 간질환을 유발하는 독소 물질로 알려진 마이크로시스틴(Microcystin)을 생성하고, 수백~천여 개의 세포가 모여 군체를 형성하여 수표면에 부유하면서 성장한다. 지금까지 100여 종 이상이 발견되었으며, 마이크로시스티스 애루기노사(Microcystis aeruginosa)가 가장 대표적이다.

Microcystis aeruginosa (출처: PLoS ONE)

목차

1833년 독일의 약사인 Friedrich Traugott Kützing 이라는 사람이 그의 저서¹⁾에서 Microcystis라는 속명을 처음 사용하였고, Microcystis violacea, Microcystis sanguinea, Microcystis rosea를 포함하여 총 10종을 보고하였다. 대표 종인 Microcystis aeruginosa는 1833년²⁾에Micraloa aeruginosa로 언급되었으나, 1846년 그의 저서³⁾에서 Microcystis aeruginosa로 다시 명명되었다. 

세균 도메인 > Eubacteria kindom (진정세균 계) > Cyanobacteria phylum (남세균 문) > Cyanophyceae class (남조 강) > Chroococcales order (남구슬말 목) > Microcystaceae family (남색덩어리말 과) > Microcystis genus (남색덩어리말 속).

현재 AlgaeBase 데이터베이스에 110여 종이 등록되어 있으며, 대표적으로 Microcystis aeruginosa, Microcystis wesenbergii, Microcystis flosaquae, Micro viridis 등이 있다⁴⁾. 이 종들은 모두 마이크로시스틴이라는 독소 물질을 배출하며, Microcystis aeruginosa가 가장 높은 독성 정도를 나타낸다⁵⁾.

세포의 크기는 대략 3~8 μm 정도로 구형 모양이다. 군체를 형성하여 부유하면서 생육하고, 군체의 크기는 40~1,000 μm로 큰 것은 8,000 μm에 달하기도 한다. 군체가 되면 구형에서 난형, 그물눈 모양, 끈 모양 등의 불규칙한 형태가 된다. 다른 남세균과는 다르게 운동성이 없는 휴면포자(akinetes) 또는 질소 고정을 하는 이형세포(heterocysts)와 같은 부세포(accessory cell)를 생성하지 않는다⁶⁾.

마이크로시스티스의 생물학적 2차 대사산물인 마이크로시스틴(microcystin)은 간질환을 유발하는 독소의 일종으로 고리형 펩타이드 형태 구조를 가지고 있다⁷⁾. 이러한 구조는 1959년 Bishop에 의해 최초로 분리되어 보고 되었고, 이 후 마이크로시스틴이라고 명명하였다⁸⁾. 마이크로시스티스 속 외에도 아나베나(Anabaena), 노스톡(nostoc) 속 등에 속하는 종에서도 생성된다고 알려져 있다. 지금까지 약 70여 종의 다양한 종류가 발견되었으며, 마이크로시스틴-LR이 가장 일반적이다.

마이크로시스티스의 최적 성장 수온은 20~30℃로서 국내에서는 5월말부터 10월 말까지 일반적으로 출현하고 있다⁹⁾. 특히, 수온이 상승하는 여름철에 폭발적으로 증식하여 남세균의 대발생(cyanobacterial bloom; 흔히 녹조라고 부르지만 녹조는 녹조류의 대발생을 뜻하므로 틀린 표현임; 식물학자들은 남세균을 남조류라 부르기도 함) 현상을 유발한다. 마이크로시스티스는 불쾌한 냄새를 유발하고, 독소 물질인 마이크로시스틴을 수중으로 용출하여 수생 생물에 축적되므로 생태계 및 환경적으로 심각한 문제를 일으키고 있다.

전북 진안군 금강 녹조 (출처: gettyimages) 

김희식/한국생명공학연구원

윤상선/연세대학교, 조장천/인하대학교

1. Tanabe, Y. and Watanabe, M.M. 2011. Local expansion of a panmictic lineage of water bloom-forming cyanobacterium Microcystis aeruginosa. PLoS One 6, e17085.
2. Kützing, F.T. 1833. Beitrag zur Kenntniss über die Entstehung und Metamorphose der niedern vegetabilischen Organismen: nebst einer systematischen Zusammenstellung der hieher gehörigen niedern Algenformen.
3. Kützing, F.T. 1846. Tabulae phycologicae; oder, Abbildungen der Tange. pp. 1–8.
4.
5. Watanabe, M.F. 1988. Toxins contained in Microcystis species of cyanobacteria (blue-green algae). Toxicon 26(11), 1017–1025.
6. Watanabe, M.F. 1995. Toxic microcystis.
7. Carmichael, W.W. 1997. The cyanotoxins. 27, 211–256.
8. Bishop, C.T. 1959. Isolation and identification of the fast-death factor in Microcystis aeruginosa NRC-1. Can. J. Biochem. Physiol. 37(3), 453–471.
9. Choi, A.R., Oh, H.M., and Lee, J.A. 2002. Ecological study on the toxic microcystis in the lower Nakdong river. Algae 17(3), 171–185.