웰니스와 건강한 식생활의 세계에서는 유행이 지나가면 또 다른 유행이 생겨나지만, 그중에는 일시적인 유행을 넘어 오랫동안 지속되는 것들도 있습니다. 예를 들어, 프로바이오틱스가 바로 그렇습니다.
프로바이오틱스는 우리 몸에 수많은 이점을 주는 살아있는 박테리아와 효모입니다. 많은 사람들은 80년대부터 90년대에 걸쳐 유명 인사들이 “배변 활동을 원활하게 해준다”고 홍보하던 요거트 광고를 통해 프로바이오틱스의 존재를 처음 알게 되었습니다.
최근에는 발효 차 음료인 콤부차가 미국인들 사이에서 엄청난 인기를 끌고 있으며, 요거트 음료인 케피어도 마찬가지로 유익균이 풍부합니다. 물론, 프로바이오틱스는 캡슐이나 소포장 형태로도 섭취할 수 있습니다.
프로바이오틱스가 우리 생활에 자리 잡은 것은 분명하지만, 도대체 어디서 유래한 것일까요? 사실 프로바이오틱스는 문명 그 자체만큼이나 오래전부터 존재해 왔습니다. 우리가 알고 있는 프로바이오틱스의 역사와, 이에 대한 우리의 이해가 오늘날까지 어떻게 진화해 왔는지 함께 살펴보겠습니다.
발효의 역사
프로바이오틱스의 역사는 인류의 역사와 밀접하게 얽혀 있습니다. 현대처럼 프로바이오틱스를 항상 정확히 이해하고 있었던 것은 아니지만, 발효 덕분에 우리는 수 세기에 걸쳐 프로바이오틱스를 섭취해 왔습니다.
발효란미생물의 효소가 식품이나 음료에 포함된 당분을 분해하는 화학적 과정입니다. 이 효소 작용을 통해 에탄올, 젖산, 이산화탄소 등의 새로운 화합물이 생성되며, 이로 인해 식품에 다양한 맛과 식감이 더해집니다.
예를 들어, 빵 반죽에 들어간 효모는 발효 과정을 통해 밀가루의 포도당에서 에너지를 얻어내고, 노폐물로서 이산화탄소를 생성하며, 굽는 과정에서 반죽을 부풀게 하는 기포를 만들어 냅니다. 이러한 성분의 변화는 치즈에서도 일어나며, 젖산이 치즈 특유의매력적이고 풍부한 풍미와 향을만들어 냅니다.
고대 시대의 프로바이오틱스
인류는1만 년 이상식품과 음료를 발효시켜 보존하고, 맛과 향, 식감을 개선해 왔습니다. 거의 모든 문명이 독자적인 발효 방법을 가지고 있으며, 고고학자들은기원전 7000년경 신석기 시대 중국의 발효기록을 발견했습니다.그곳에서는 발효된 쌀로 만든 음료가 특히 일반적이었습니다. 성경 창세기(18장 1-8절)에는 아브라함이 “송아지와 빵과 신 우유”를 바쳤다고 기록되어 있는데, 이는 발효 유제품에 포함된 젖산으로 인해 생기는 신맛을 암시합니다. 또한 예언자 무함마드는 코카서스 산악 주민들에게 젖산이 풍부한 발효 음료인 케피어를 건넸다고 전해집니다.
발효는농사를 시작한최초의 민족인 수메르인들에 의해서도 행해졌습니다. 기원전 1800년경의 고대 설형문자 문서에는양조장에 곡물이 납품된 기록은물론, 맥주 양조를 찬양하는 찬가까지 실려 있습니다.또한 수메르인들이 우유를 발효시켰다는 기록도 남아 있으며, 한 농부의 보고서에 따르면 전년도에 소로부터 우유, 버터, 치즈를 풍성하게 수확했다고 기록되어 있습니다.
고대 이집트인들도 식품을 발효시켰던 것으로 알려져 있으며, 특히 사워도우 빵을 굽는 과정에서 이를 실천했습니다.빵은 이집트인들에게 주식이였으며, 많은 무덤과사원의 기록에빵용 밀가루를 만들기 위해 곡물을 수확하고 가공하는 과정이 묘사되어 있는 것에서도 이를 알 수 있습니다. 이 밀가루는 반죽과 스타터 배양균(공기 중의 효모에서 자연적으로 만들어짐)에 사용되었습니다. 이 배양균은 빵이 굽기 전에 반죽을 부풀게 하여, 풍미가 풍부하고 가벼우면서도 쫄깃한 식감을 만들어 냈습니다.
아마도 가장 놀라운 사실은, 기원전 1615년 중국 타클라마칸 사막에서 발견된 미라에서세계에서 가장 오래된 치즈가발견되었다는 점일 것입니다.
그러나 발효의 놀라운 메커니즘이 진정으로 밝혀진 것은 20세기에 들어서서였습니다.
프로바이오틱스의 발견
프로바이오틱스가 과학적으로 처음 기록된 것은 1907년으로, 러시아의 과학자이자 노벨상 수상자인일리야 메치니코프가 불가리아코카서스 산맥 주민들을 조사했을 때였습니다. 그는 이 지역의 장수자(100세 이상인 사람) 비율이 높다는 사실에 매료되어, 이 지역 주민들이 특정 종류의 발효 요거트를 정기적으로 섭취하고 있음을 관찰했습니다.
발효에 필수적인 미생물을 규명한 루이 파스퇴르와 동시대인이었던 메치니코프는, 그러한 미생물이 인간의 건강에 미치는 영향에 관심을 가졌습니다. 그 결과, 그는 이 마을 주민들이 마시던 요거트에서 발견되는 미생물을 곧바로 연구하기 시작했습니다.
현미경을 통해 미생물을 연구한 결과, 이 요거트에는 불가리아의 의사 스타멘 그리고로프가 최근 발견한미생물인 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)라는 종류의박테리아가 포함되어 있음을 확인했습니다. 그리고오늘날 알려진 바와 같이, 요거트의 우유 발효는 일반적으로락토바실러스불가리쿠스나 스트렙토코커스 테르모필루스(Streptococcus thermophilus)와 같은유산균을 첨가함으로써 이루어집니다.
이러한 연관성이 밝혀졌을 때, 메치니코프의 연구는락토바실리가질병이나 노화의 원인 중 하나인 소화관에 미치는 악영향을 상쇄할 가능성이 있음을 시사했습니다. 메치니코프는락토바실리를‘프로바이오틱스’라고 명명했습니다.이 용어는 라틴어 ‘pro’(‘~을 위해’를 의미)와 그리스어 ‘bios’ 또는 ‘biotic’(‘생명’을 의미)에서 유래했습니다.
오늘날 프로바이오틱스는 다양한 세균 및 효모 속에 존재하는 것으로 알려져 있지만, 메치니코프의 발견은 우리가 프로바이오틱스에 대해 알고 있는 지식의 토대가 되었습니다. 예를 들어, 현대 연구에 따르면프로바이오틱스는기분 개선, 소화 불량 완화, 건강한 면역력 증진 등의이점이있는것으로밝혀졌습니다.
이 발견이 없었다면, 프로바이오틱스에 대한 우리의 이해는 지난 1세기 동안처럼 발전하지 못했을 것입니다. 메치니코프의 유산 덕분에 현재 프로바이오틱스에 대한 우리의 이해가 어떻게 되어 있는지 살펴보겠습니다.
현대 프로바이오틱스
콤부차, 요거트, 김치 등 발효 식품의 인기가 높아지고 있는 것에서 알 수 있듯이, 프로바이오틱스는 우리 사회에 그 어느 때보다 깊이 뿌리내리고 있습니다. 하지만 오늘날의 프로바이오틱스는 단순히 맛있는 식품을 넘어서는 의미를 지닙니다. 프로바이오틱스 연구는최근 전장 유전체 염기서열 분석 기술이쉽게 활용될 수 있게 됨에 따라 큰 진전을 이루었습니다.
프로바이오틱스와 게놈 염기서열 분석
게놈 시퀀싱이란DNA 분자를구성하는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민으로 알려진 4가지 화학적 ‘구성 요소’(염기)의 서열을 규명하는 과정입니다. 이러한 염기들은 특정 DNA 단편에 어떤 유전 정보가 담겨 있는지를 과학자들에게 알려줍니다. 이는 프로바이오틱스의 경우 매우 큰 가치가 있습니다. 왜냐하면,전 세계의다양한 균주뿐만아니라 우리 몸속에 존재하는 균주까지 식별하는 데 도움이 되어 왔기 때문입니다.
먼저, 게놈 염기서열 분석 분야에서 이루어진 발견들의 간략한 연대표를 살펴보겠습니다.
지난 10년 동안 프로바이오틱스 연구 분야에는 눈부신 변화가 일어났습니다. 이러한 변화의 상당 부분은인간 게놈 프로젝트와 같은획기적인 성과 덕분에 새로운 전장 게놈 염기서열 분석 기법을 더 널리 활용할 수 있게 된 데 기인합니다. 다양한 환경에서 1인당 1,000종 이상의 세균 게놈 염기서열이 해독됨에 따라, 인간의 다양한 건강 상태와 관련된 세균의 종류에 대한 우리의 이해는 크게 넓어졌습니다.
게놈 염기서열 분석의 초기 연구는 주로 질병과 관련된 유해 세균에 초점을 맞추고 있었습니다. 현재 이러한 연구의 초점은 일부 식품 관련 세균이나 장내 공생균, 특히 프로바이오틱스 세균의 게놈 염기서열 분석으로 옮겨가고 있습니다. 이는 2009년에‘프로바이오게노믹스’라는 이름으로 명명된분야입니다.
전체 게놈 염기서열 데이터가 있다면, 전문가들은 더 많은 의문을 해소하고 더 많은 문제를 해결하며, 건강과 의료 분야에서 더 큰 진전을 이룰 수 있습니다. 발효 식품이나 장에서 분리된 새로운 균주의 게놈 염기서열을 분석함으로써, 과학자들은 불과 1~2일 만에 이에 대한수많은 의문을 풀수 있게 됩니다.
- 위험한지 여부 – 히스타민 생성 유전자나 항생제 내성 유전자를 가지고 있는지
- 유용한지 여부 – 예를 들어, 유당을 젖산으로 발효시키는 유전자를 가지고 있는지
- 유전적으로 가까운 종은 무엇인가
- 미생물군집 염기서열 분석이 이루어진 사람의장내에서 발견되는지 여부
PS128: 게놈 염기서열 분석을 통해 알 수 있는 것
2007년에 발효 절임 식품에서 새로운 균주가 분리되었을 때, 게놈 염기서열 분석을 통해이 균주가 Lactobacillus plantarum 종에속한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 새로운 균주인L. plantarum PS128은 알려진 히스타민 생성 유전자나 일반적인 항생제 내성 유전자를 가지고 있지 않았기 때문에,즉시 잠재적인 인간용 프로바이오틱스로분류될 수 있었습니다. 어떻게 알 수 있었을까요? 바로 게놈 염기서열 분석 덕분입니다.
최근Lactobacillus plantarum PS128의 명칭이Lactiplantibacillus plantarum PS128로 변경되었습니다. 그 이유는 무엇일까요? 이 또한 게놈 염기서열 분석 덕분입니다.
그동안 락토바실러스속(Lactobacillus)에는수많은젖산 생성 균종이포함되어 있었으나, 게놈 염기서열 분석을 통해 이 260종 이상의 대부분이 진화론적 관점에서 볼 때 서로 먼 친척 관계에 있다는 사실이 밝혀졌습니다.
발효 과정을 통해 젖산으로 변하는 유당은 유제품에 풍부하게 함유되어 있으며, 유산균은 산이나 담즙산에 대한 내성을 가지고 있어상업적 용도로 특히 유용합니다. 또한 유산균은젖산 외에도 박테리오신이나 과산화수소와 같은항균 화합물을 생성하기 때문에 병원체와 싸우는 기능적 역할도 수행합니다.
2020년, 세균 명명에 관한 공식 학술지에서재분류 제안이승인되었습니다.이는 게놈 염기서열 분석이 유전적 특성의 명확한 구분을 밝혀내는 데 기여한 후,Lactobacillus를25개의 새로운 속으로 재분류한 것입니다. 이 새로운 분류에는‘Lactobacillus’라는기존 명칭을 유지하는 1개의 속과, 새로만들어진 Lactiplantibacillus, 그리고 그 외 23개의 새로운 속이 포함되어 있습니다.
프로바이오틱스의 미래
게놈 염기서열 분석과 같은 획기적인 기술과 이를 현대 기술로 놀라울 정도로 빠르게 수행할 수 있게 됨에 따라, 미생물군집과 프로바이오틱스에 대한 우리의 이해는 크게 확대되었으며, 인간의 건강에 관한 지식에서도 비약적인 진전을 이루었습니다.
예를 들어,대변 미생물군집 염기서열 분석을 통해전문가들은 개인의 미생물군집 프로파일을 파악할 수 있습니다. 이는 자신의 특정 건강 요구 사항에 대해 더 깊이 이해하고자 하는 사람들에게 유용한 정보가 될 것입니다. 이러한 유형의 염기서열 분석 서비스는 현재 여러 기업에서 가정용 대변 미생물군집 검사 키트를 통해 제공되고 있으며, 누구나 온라인으로 구매할 수 있습니다.
기업들은 이러한 키트를 활용하면 미생물군집 프로파일을 바탕으로 자신의 건강 요구 사항을 더 깊이 이해하고, 어떤 프로바이오틱스가 최적의 효과를 가져다줄지 판단할 수 있을 것이라고 시사하고 있습니다. 그러나 이러한 ‘소비자 직접 판매’ 키트는FDA의 규제를 받지 않으며,분석 성능은일반적으로 미흡합니다. 이러한 키트 중 상당수는 가격이 상당히 비싸며, 인체 건강에의 적용 가능성뿐만 아니라 적어도 일부 결과의 정확성과 타당성에 대해서도 아직 결론이 나지 않았습니다.
지금까지 이어져 온, 그리고 현재도 계속되고 있는 혁신은 프로바이오틱스의 연구와 응용 분야에서 풍부한 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 예를 들어,메타게놈과 같은 새로운 기법은분석된 시료에 대한 더 많은 정보를 제공합니다.천연 원료에서 추출한 게놈 DNA 혼합물의 염기서열을 분석함으로써, 해당 시료 내의 미생물 군집을 규명할 수 있습니다. 기존의 분리 배양법을 통해 개별 미생물을 분리 배양하는 대신, 이 훨씬 더 효율적인 접근 방식을 통해 연구자들은 한 번에 많은 미생물을 규명할 수 있으며, 특히 고유한 배양 조건을 가진 미생물도 식별할 수 있습니다.메타게놈 기술을 통해 인간 미생물군집의 약 70%가 확인되었으며, 이들 중 상당수는 실험실 배양이 어려웠던 미생물들이었습니다.
메타게놈 접근법은 의료 및 생명공학 분야에서 매우 중요한 역할을 할 수 있는유전자, 그 유전자가 암호화하는 단백질, 그리고 유전자군 전체를 규명할 가능성을지니고 있으며, 새로운 데이터 수집 방식이 이 분야의 발전을 주도하고 있습니다. 이러한 시스템은 프로바이오틱스와 면역계, 대사, 그리고 미생물군집 전체 간의 상호작용에 관한 연구를 한층 더 심화시킬 것입니다.
베네드 라이프는 장-뇌 프로바이오틱스를 통해 일상적인 문제와 지구적 규모의 문제를 모두 해결하고, 모든 사람이 양질의 삶을 누릴 수 있도록 돕는 사회의 일원이 되고자 합니다.
우리는,L. 플랜타룸 PS128을 통해 이러한 미래를 지향하고 있습니다. 오늘부터 여러분의 인생을 바꾸는 방법을 배워보세요!
