건강과 건강한 식생활의 세계에서는 유행이 생겨나기도 하고 사라지기도 하지만, 그중 일부는 단순한 유행을 넘어 계속해서 자리 잡고 있습니다. 예를 들어, 프로바이오틱스를 생각해 봅시다.
프로바이오틱스는 우리 몸에 수많은 이점을 주는 살아있는 박테리아와 효모입니다. 우리 중 많은 사람은 1980년대부터 90년대에 걸쳐 유명인들이 추천했던 요거트 광고를 통해 프로바이오틱스를 처음 알게 되었습니다. 그 광고들에서는 프로바이오틱스가 “배변 활동을 원활하게 해준다”고 대대적으로 홍보되었습니다.
최근 들어 발효 차 음료인 콤부차가 미국인들 사이에서 큰 인기를 끌고 있으며, 유익균이 풍부한 요거트 음료인 케피어도 마찬가지입니다. 물론, 프로바이오틱스는 캡슐이나 소포장 형태로 섭취할 수도 있습니다.
프로바이오틱스가 이미 널리 자리 잡은 것은 분명하지만, 과연 그 기원은 어디일까요? 사실 프로바이오틱스는 문명 그 자체만큼이나 오래된 것입니다. 우리가 알고 있는 프로바이오틱스의 역사와, 이에 대한 이해가 오늘날까지 어떻게 진화해 왔는지 함께 살펴보겠습니다.
발효의 역사
프로바이오틱스의 역사는 인류의 역사와 밀접하게 얽혀 있습니다. 물론 현대처럼 프로바이오틱스를 항상 정확히 이해하고 있었던 것은 아니지만, 발효 덕분에 우리는 수 세기에 걸쳐 프로바이오틱스를 섭취해 왔습니다.
발효는미생물의 효소가 식품이나 음료에 포함된 당분을 분해하는 화학 과정입니다. 이 효소 작용 과정을 통해 에탄올, 젖산, 이산화탄소 등의 새로운 화합물이 생성되며, 이는 식품에 독특한 풍미와 식감을 부여합니다.
예를 들어, 빵 반죽에 들어간 효모는 발효 과정을 통해 밀가루의 포도당에서 에너지를 얻고, 부산물로 이산화탄소를 생성하며, 이로 인해 굽는 과정에서 반죽이 부풀어 오르게 하는 기포를 만들어 냅니다. 이러한 성분의 변화는 치즈에서도 일어나며, 젖산이 독특하고매력적인 풍미와 향을만들어 냅니다.
고대의 프로바이오틱스
사람들은 1만 년 이상 전부터식품과 음료의 보존성을 높이고 맛, 향, 식감을 개선하기 위해 발효를 해왔습니다. 거의 모든 문명이 독자적인 제조법을 가지고 있으며, 고고학자들은기원전 7000년경 신석기 시대 중국의 발효 기록을발견했는데, 그곳에서는 발효 쌀로 만든 음료가 특히 일반적이었습니다. 성경 창세기(18:1-8)에는 아브라함이“송아지, 빵, 신 우유”를 제물로 바쳤다고 기록되어 있는데, 이는 발효 유제품의 젖산에서 비롯된 신맛을 암시합니다. 또한 예언자 무함마드는 코카서스 산악 주민들에게 젖산이 풍부한 발효 음료인 케피어를 건넸다고 전해집니다.
발효는 최초로농사를 짓기시작한 민족 중 하나인 수메르인들에 의해서도 이루어졌습니다. 기원전 1800년경의 고대 설형문자 문헌에는 양조장으로 곡물이 운반된 기록은 물론, 맥주 양조를 찬양하는 찬가까지 남아 있습니다.또한 수메르인들이 우유를 발효시켰다는 기록도 남아 있으며, 한 농부의 기록에는 전년도에 자신의 소로부터 우유, 버터, 치즈를 풍성하게 수확했다는 내용이 적혀 있습니다.
고대 이집트인들도 식품을 발효시켰던 것으로 알려져 있으며, 특히 사워도우 빵을 굽는 과정에서 이를 실천했습니다. 빵은 모든 이집트인의 식생활에서 주된 주식이었으며, 곡물을 수확하고 가공하여 빵용 밀가루를 빻는 과정을 묘사한 수많은 무덤과 사원의기록이 이를뒷받침하고 있습니다.이 밀가루는 반죽과 공기 중의 효모가 자연스럽게 만들어내는 스타터 배양액에 사용되었습니다. 이 배양액은 빵을 굽기 전에 반죽을 부풀리는 데 도움이 되었으며, 그 결과 공기가 가득 들어간 쫀득한 식감과 풍부한 풍미를 지닌 빵이 만들어졌습니다.
아마도 가장 인상적인 사실은 기원전 1615년 중국 타클라마칸 사막에서발견된 미라에서 세계에서 가장 오래된 치즈가 발견되었다는점일 것입니다.
그럼에도 불구하고, 발효의 이면에 숨겨진 경이로움은 20세기가 되어서야 비로소 진정으로 밝혀지게 되었습니다.
프로바이오틱스의 발견
프로바이오틱스가 과학적으로 처음 기록된 것은 1907년으로, 러시아의 과학자이자 노벨상 수상자인엘리 메치니코프가 불가리아코카서스 산맥 주민들을 조사했을 때였습니다. 그는 이 지역에 장수자(100세 이상인 사람)가 많다는 사실에 매료되어, 이 지역 마을 주민들이 정기적으로 특정 종류의 발효 요거트를 마시고 있다는 것을 관찰했습니다.
발효에 필수적인 미생물을 규명한 루이 파스퇴르의 동시대인으로서, 메치니코프는 이러한 미생물이 인간의 건강에 미치는 영향에 관심을 가졌습니다. 그 결과, 그는 이 마을 주민들이 마시던 요거트에 포함된 미생물을 곧바로 연구하기 시작했습니다.
현미경으로 미생물을 연구한 끝에, 그는 이 요거트에 불가리아의 의사 스타멘 그리고로프가 최근 발견한 박테리아 종인락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)가 포함되어 있음을발견했습니다.오늘날 우리가 알고 있듯이, 요거트를 만들기 위한 우유 발효는 일반적으로락토바실러스불가리쿠스나 스트렙토코커스 테르모필루스(Streptococcus thermophilus)와 같은유산균을 첨가하여 이루어집니다.
이러한 연관성이 입증되었을 때, 메치니코프의 연구는락토바실리가질병이나 노화의 원인 중 하나인 소화관에 미치는 악영향을 상쇄할 가능성이 있음을 시사했습니다. 메치니코프는락토바실리를‘프로바이오틱스’라고 명명했습니다. 이 용어는 라틴어 ‘pro’(‘~를 위해’를 의미)와 그리스어 ‘bios’ 또는 ‘biotic’(‘생명’을 의미)에서 유래했습니다.
오늘날 프로바이오틱스는 다양한 세균 및 효모 속에서 발견되는 것으로 알려져 있지만, 메치니코프의 발견은 프로바이오틱스에 대한 우리의 지식의 토대가 되었습니다. 예를 들어, 현대 연구에 따르면프로바이오틱스는기분 개선, 소화기 문제 완화, 건강한 면역 기능 지원 등의이점을 제공하는 것으로밝혀졌습니다.
이 발견이 없었다면, 프로바이오틱스에 대한 우리의 이해는 지난 한 세기 동안 이토록 발전하지 못했을 것입니다. 메치니코프가 남긴 유산 덕분에 오늘날 프로바이오틱스에 대한 우리의 이해가 어떤 수준에 이르렀는지 살펴보겠습니다.
현대 프로바이오틱스
프로바이오틱스는 그 어느 때보다 우리 사회에 널리 보급되어 있으며, 콤부차, 요거트, 김치와 같은 발효 식품이 점점 더 인기를 얻고 있는 점에서도 이를 분명히 알 수 있습니다. 하지만 현대의 프로바이오틱스는 단순히 맛있는 음식에 그치지 않고, 훨씬 더 다양한 분야와 관련되어 있습니다. 프로바이오틱스 연구는 지난 수십 년간전체 게놈 염기서열 분석이용이해진 덕분에 큰 진전을 이루었습니다.
프로바이오틱스와 유전자 염기서열
유전자 염기서열 분석은DNA 분자를구성하는 4가지 화학적 ‘구성 요소’인 염기의 순서를 파악하는 과정입니다. 이러한 염기에는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민이 포함되며, 이를 통해 과학자들은 특정 DNA 단편에 담긴 유전 정보의 종류를 파악할 수 있습니다. 이는 프로바이오틱스의 경우 매우 유용하며,전 세계의 다양한 균주뿐만아니라 우리 몸속에 존재하는 균주까지 식별하는 데 도움을 주고 있습니다.
하지만 그 전에, 유전자 염기서열 발견의 간략한 연표를 소개하겠습니다.
지난 10년 동안 프로바이오틱스 연구 분야에는 눈부신 변화가 일어났습니다. 이러한 변화의 상당 부분은인간 게놈 프로젝트와 같은획기적인 성과 덕분에 새로운 전장 게놈 염기서열 분석 기법에 대한 접근성이 확대된 데 기인합니다. 다양한 조건 하에서 1인당 1,000종 이상의 세균 게놈 염기서열이 해독됨에 따라, 서로 다른 인간의 건강 상태와 관련된 세균의 종류에 대한 우리의 이해는 크게 넓어졌습니다.
게놈 염기서열 분석의 초기 연구는 주로 질병과 관련된 유해한 세균에 초점을 맞추고 있었습니다. 현재 이러한 관심의 일부는 식품 관련 세균이나 장내 상주균, 특히 프로바이오틱스 세균의 게놈 염기서열 분석으로 옮겨가고 있으며, 이는 2009년에‘프로바이오게노믹스’라는 이름으로 명명된분야입니다.
완전한 게놈 염기서열 데이터가 있다면, 전문가들은 더 많은 의문을 풀고, 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 대한많은 의문을 풀수 있습니다.
- 위험한지 여부 – 히스타민 생성 유전자나 항생제 내성 유전자를 가지고 있는 경우
- 유용한지 여부 – 예를 들어, 유당을 젖산으로 발효시키는 유전자를 가지고 있는 경우
- 그 유전적 친족은 누구인가
- 게놈 염기서열 분석이 완료된사람들의 장내에서 발견되고 있는가
PS128: 게놈 염기서열 분석을 통해 알 수 있는 것
2007년에 발효 절임 채소에서 새로운 균주가 분리되었을 때, 게놈 염기서열 분석을 통해이 균주가 Lactobacillus plantarum 종에속한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 새로운 균주인L. plantarum PS128은 알려진 히스타민 생성 유전자나 일반적인 항생제에 대한 내성 유전자를 가지고 있지 않았기 때문에,인간의 잠재적인 프로바이오틱스로신속하게 분류되었습니다. 어떻게 알 수 있을까요? 바로 게놈 염기서열 분석 덕분입니다.
최근Lactobacillus plantarum PS128의 명칭이Lactiplantibacillus plantarum PS128로 변경되었습니다. 그 이유는 무엇일까요? 이 또한 게놈 염기서열 분석 덕분입니다.
이전에는락토바실러스속(Lactobacillus)이수많은젖산 생성 균종을포괄하고 있었으나, 게놈 염기서열 분석을 통해 이 중 260종 이상의 대부분이 진화론적 관점에서 볼 때 서로 상당히 먼 친척 관계에 있다는 사실이 밝혀졌습니다.
발효 과정을 통해 젖산으로 전환되는 유당은 유제품에 풍부하게 함유되어 있으며, 젖산균은 산과 담즙산에 대한 내성 덕분에 특히상업적 용도로 유용합니다. 젖산균은 젖산 외에도박테리오신이나 과산화수소와 같은 항균성 화합물을생성하기 때문에 병원체와 싸우는 기능적 역할도 수행합니다.
2020년,공식 세균 명명 저널에서 재분류 제안이 승인되고, 게놈 염기서열 분석이 유전자 구성의 명확한 차이를 밝혀내는 데 기여한 후,Lactobacillus는 25개의 새로운 속으로 재분류되었습니다. 이 새로운 분류 체계에는 기존의‘Lactobacillus’라는이름을 유지한 1개의 속과, 새로명명된 Lactiplantibacillus, 그리고 그 외 23개의 새로운 속이 포함되었습니다.
프로바이오틱스의 미래
유전자 염기서열 분석과 같은 획기적인 발전과, 현대 기술을 통해 이를 놀라운 속도로 수행할 수 있게 된 덕분에, 미생물군집과 프로바이오틱스에 대한 우리의 이해는 크게 넓어졌으며, 인간의 건강에 관한 지식은 비약적으로 발전했습니다.
예를 들어,대변 미생물군집 염기서열 분석 덕분에전문가들은 개인의 미생물군집 프로파일을 파악할 수 있게 되었으며, 이는 특정 건강상의 필요 사항에 대해 더 깊이 이해하고 싶어 하는 사람들에게 매우 유용할 수 있습니다. 이러한 종류의 염기서열 분석 서비스는 현재 여러 기업에서 가정용 대변 미생물군집 검사 키트 형태로 제공되고 있으며, 누구나 온라인으로 구매할 수 있습니다.
기업들은 이러한 키트를 활용하면 개인이 자신의 미생물군집 프로파일을 바탕으로 건강 요구 사항을 자세히 파악하고, 어떤 프로바이오틱스가 가장 큰 이점을 가져다줄지 판단할 수 있을 것이라고 시사하고 있습니다. 그러나 이러한 ‘소비자 직접 판매’ 키트는FDA의 규제를 받지 않으며,분석 성능이전반적으로 미흡한 편입니다. 또한 이러한 키트 중 상당수는 가격이 상당히 비싸며, 적어도 일부 결과의 정확성과 타당성, 그리고 인체 건강에 대한 적용 가능성 여부에 대해서는 여전히 논란의 여지가 있습니다.
지금까지 이루어진 혁신과 현재 진행 중인 혁신은 프로바이오틱스의 연구와 응용 분야에서 풍부하고 새로운 가능성을 열어주고 있습니다.예를 들어,메타게노믹스와 같은 새로운 방법은분석된 시료에 대해 훨씬 더 많은 정보를 제공합니다. 천연 원료에서 추출한 게놈 DNA 혼합물을 염기서열 분석함으로써, 해당 시료 내의 미생물 군집을 규명할 수 있습니다. 기존의 방법을 사용하여 개별 미생물을 분리 및 배양하는 대신, 이처럼 훨씬 더 효율화된 접근 방식을 통해 연구자들은 한 번에 수많은 미생물을 규명할 수 있습니다.특히, 고유한 증식 조건을 가진 미생물을 식별할 수 있습니다. 메타게놈 기술을 통해 인간 미생물군의 약 70%가 확인되었으나, 그 중 상당수는 실험실에서 배양하기 어려웠습니다.
메타게놈 접근법은유전자, 유전자가 암호화하는 단백질, 그리고 전체 유전자군을 발견할 가능성을내포하고 있으며, 이는 의학 및 생명공학 분야에서 매우 중요한 의미를 가질 수 있습니다. 새로운 데이터 수집 방법 또한 이 분야의 발전을 촉진하고 있습니다. 이러한 시스템은 프로바이오틱스와 면역 체계, 대사, 그리고 전체 마이크로바이옴 간의 상호작용에 관한 연구를 한층 더 진전시킬 것입니다.
베네드 라이프는 일상적인 문제와 지구적 문제를 모두 해결하기 위해 장-뇌 프로바이오틱스를 활용하며, 다양한 삶을 살아가는 모든 분들의 높은 삶의 질을 지원하는 사회의 일원이 되고자 합니다. 1분 퀴즈를 통해 여러분에게 가장 적합한 베네드 라이프 제품이 무엇인지여기서확인해 보세요!
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