[궁금사전] 공생영양(Syntrophy)과 공생 (Symbiosis):메탄 생성균/ 황산염 환원균

출처: pixabay

 

 

안녕하세요?

 

NV2NGN입니다.

 

이번 글에서는 공생영양(Syntrophy)에 대해 간략히 살펴 보겠습니다.

 

공생영양(Syntrophy)의 의미

 

 

공생영양(Syntrophy)이란  한 생물이 다른 생물이 생성한 대사 산물을 이용하여 살아가는 현상을 의미합니다.

이 현상은 교차 급식(cross-feeding)이라고도 불리며, 서로 다른 생물 종 간의 상호 의존적인 관계를 나타냅니다.

다음은 공생영양의 주요 특징입니다:

1. 상호 의존성: 공생영양에서는 두 생물 종이 서로의 대사 산물을 필요로 하여 생존합니다.

한 종이 생성한 대사 산물이 다른 종에게 에너지원이나 영양소로 사용됩니다.

2. 대사 산물의 활용: 예를 들어, 한 미생물이 유기물을 분해하여 생성한 산물(예: 유기산, 알코올 등)을 다른 미생물이 에너지원으로 사용합니다. 이러한 과정은 종종 산소가 없는 환경에서 일어납니다.

3. 환경 적응: 공생영양은 생물들이 자원을 효율적으로 사용하고, 다양한 환경 조건에 적응할 수 있도록 돕습니다.

이는 특히 영양소가 제한된 환경에서 생물들이 생존하는 데 유리합니다.

4. 미생물 군집에서의 역할: 공생영양은 자연계의 미생물 군집에서 흔히 관찰되며, 생태계의 물질 순환과 에너지 흐름에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 소화관 내 미생물들이 서로의 대사 산물을 이용하여 복잡한 유기물을 분해하는 과정에서 공생영양이 일어납니다.

이러한 공생영양 관계는 생태계의 복잡성과 다양성을 증가시키며, 생물들이 서로 협력하여 생존할 수 있는 기회를 제공합니다.

 

 

Syntrophy와  Symbiosis의 차이점

 

syntrophy(공생영양)는 서로 다른 종(특히 박테리아)의 개체들 사이에서 한쪽 또는 양쪽이 다른 쪽의 존재로부터 영양적 이익을 얻는 관계를 의미한다고 하며, symbiosis(공생)는 두 종 이상의 서로 다른 생물체 사이의 긴밀하고 장기간의 연관 관계로, 각 구성원에게 이익이 있는지 여부는 관계가 없다고 합니다.

 

 

공생영양의 주요 메커니즘은 한 종의 대사적 최종 산물을 제거하여 다른 종에게 에너지적으로 유리한 환경을 만드는 것입니다. 이러한 의무적인 대사 협력은 혐기성 조건에서 복잡한 유기 기질의 분해를 용이하게 하는 데 필요합니다.

에탄올, 프로피온산, 부티르산 및 락트산과 같은 복잡한 유기 화합물은 메탄생성균에 의한 메탄생성의 기질로 직접 사용될 수 없습니다.

반면, 이러한 유기 화합물의 발효는 메탄생성균에 의해 수소 농도가 낮은 수준으로 감소하지 않는 한 발효 미생물에서 발생할 수 없습니다. 공동영양의 성공을 보장하는 핵심 메커니즘은 종간 전자 전달입니다.

종간 전자 전달은 종간 수소 전달, 종간 포름산 전달 및 종간 직접 전자 전달의 세 가지 방법을 통해 수행될 수 있습니다.

역방향 전자 전달은 공동영양 대사에서 두드러지게 나타난다고 합니다.

 

예를 들어, 메탄 생성균과 특정 박테리아가 함께 있는 경우를 들 수 있습니다. 

메탄 생성균은 유기산이나 수소를 이용해 메탄을 생성하는데, 이 과정에서 수소가 축적되면 메탄 생성이 억제됩니다. 

그러나 특정 박테리아는 이 수소를 소비하여 자신의 에너지원으로 사용하고, 그 결과 메탄 생성균은 계속해서 메탄을 생성할 수 있게 됩니다. 이처럼 서로 다른 생물체가 서로의 대사 산물을 이용하여 공생하는 관계가 공생영양입니다.

 

 

공생영양의 예

 

 

공생영양을 하는 균종의 대표적인 예로는 메탄 생성균과 황산염 환원균의 관계를 들 수 있습니다.

1. 메탄 생성균 (Methanogens): 이들은 산소가 없는 환경에서 유기물질을 분해하여 메탄을 생성하는 미생물입니다.

메탄 생성균은 수소와 이산화탄소를 이용하여 메탄을 생성하는데, 이 과정에서 수소가 축적되면 메탄 생성이 억제될 수 있습니다.

2. 황산염 환원균 (Sulfate-reducing bacteria): 이들은 황산염을 황화수소로 환원시키는 미생물입니다.

이 과정에서 수소를 소비하게 되는데, 이는 메탄 생성균이 생성한 수소를 제거하는 역할을 합니다.

이 두 균종은 서로의 대사 산물을 이용하여 공생합니다. 

메탄 생성균이 생성한 수소를 황산염 환원균이 소비함으로써, 메탄 생성균은 계속해서 메탄을 생성할 수 있게 됩니다. 이처럼 두 균종은 서로의 생존에 필요한 조건을 만들어 주며, 공생영양 관계를 유지합니다.

 

 

 

이번 글에서는 공생영양에 대해 살펴 보았습니다.

 

감사합니다.

 

 

 

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