국내외 연구진이 청국장 발효균을 모델로 티끌보다 작은 세균의 통계 분포를 규명했다.
뉴시스 보도에 따르면, 울산과학기술원(UNIST)은 물리학과 정준우 교수, 생명과학과 로버트 미첼 교수와 스탠퍼드 대학 쇼 타카토리 교수 연구팀은 세균처럼 작지만 스스로 움직일 수 있는 입자들이 어떠한 통계 분포 원리를 따르는지를 세계 최초로 규명했다고 12일 밝혔다.
이번 연구 결과는 물리학 권위지인 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)에 지난 9월16일 온라인 공개됐다.
연구에 따르면 살아있는 세균의 분포를 결정하는 요소는 세균의 운동성과 특정 액체상에 대한 선호도다. 세균이 특정 액체상에 끌리는 힘은 세균을 해당 액상에 가두는 역할을 하고, 세균의 운동성은 그곳에서 빠져나올 수 있도록 만드는 경쟁적 관계다.
연구팀은 세균의 분포를 설명하는 이론 모델을 이 두 힘을 정량적으로 분석해 만들어냈다. 광학집게 기술로 세균이 특정 액체상에 끌리는 힘을 측정한 결과, 1 피코 뉴턴 (1pN) 수준으로 밝혀졌다. 피코뉴턴은 머리카락 한 올이 느끼는 중력보다 1000만 배 작은 힘이다. 세균의 추진력은 10 피코뉴턴 수준이다. 자신의 운동 추진력으로 특정 액상에 가두는 힘을 넘어설 수 있는 것이다.
이번 연구는 청국장 발효균인 고초균을 덱스트란과 폴리에틸렌글리콜 수용액으로 이뤄진 수계 2상 시스템에 주입하는 실험 모델에서 이뤄졌다.
천지용 UNIST 물리학 박사(현 조지아텍 박사후 연구원)와 최규환 스탠포드 대학교 박사후 연구원이 이번 연구의 제1저자로 참여했다.
정준우 교수는 "이번 연구는 세균이 체내 특정 조직에 자리 잡는 원리를 설명할 단서를 제공할 뿐만 아니라 단백질 정제, 바이오칩 설계, 미세 로봇 제어 개발에 등에도 도움이 될 수 있을 것"이라고 말했다.
연구 수행은 한국연구재단, 미국 국립보건원, 미국 국립과학재단, 미국 공군연구소, 미국 팩커드 펠로우쉽의 지원으로 이뤄졌다.
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