내 몸속의 인구와 이민: 장내미생물·항생제·정착 저항·미생물 이식 · belorin

인간의 몸에 사는 세균 수를 약 38~39조 개로 추산한 계산은 익숙한 '한 사람'의 규모감을 뒤집는다. 세계 인구가 80억 명 정도라고 놓으면, 한 사람의 몸에서 추정하는 세균 수가 인류 전체 수의 약 4,800배라는 산술이 가능하다. 다만 이 수치는 대표적인 신체 조건을 가정한 전신 세균 수의 거친 추정이다. 사람마다 다르고, 모두가 대장에 있는 것도 아니며, 현미경으로 하나하나 세어 확정한 개체 수가 아니다.

절대 수 못지않게 중요한 사실은 군집 조성이 사람마다 다르다는 점이다. 종과 균주의 조합, 상대적인 비율, 식단·약물·이전 노출에 따라 군집의 역사는 달라진다. 그렇다고 모든 인간이 서로 공통 종이 하나도 없는 별개의 세계라는 뜻은 아니다. 비슷한 기능을 서로 다른 균이 수행할 수 있고, 공유하는 균군도 있다. 각자 다른 역사를 가진 생태계라는 비유가 더 적절하다.

장은 한 가지 서식지가 아니다

입, 위, 소장과 대장은 산도·산소·물의 흐름·음식의 형태가 다르다. 대장 안에서도 가운데를 흐르는 내용물과 장벽 가까이의 점액층은 생태학적으로 같은 장소가 아니다. 먹이가 풍부하게 흘러가더라도 어떤 종은 그 흐름에 휩쓸리고, 어떤 종은 점액·입자·틈새와 밀접하게 연관된 자리를 점한다.

장벽은 미생물이 무한히 침입해도 되는 열린 국경이 아니다. 장의 점액층, 항균 작용, IgA와 같은 면역 요소, 기존 미생물의 경쟁이 미생물의 위치와 수를 제한한다. 따라서 인간을 미생물들의 단순한 운반선으로만 보는 것도 부정확하다. 공생하지만 경계가 있고, 서로 이용하지만 언제나 우호적이지만은 않은 체계가 이뤄진다.

개체의 수명과 집단의 지속은 다르다

많은 세균은 몸 안의 유전물질을 복제하고 몸을 둘로 나누는 이분법(binary fission)으로 늘어난다. 둘로 나뉜 뒤 어느 쪽을 '원래 개인'이라고 할 것인지부터 인간의 부모·자식 개념과 어긋난다. 세균의 세대시간은 종류와 먹이·환경에 따라 크게 달라서 단일한 평균 수명을 정하기 어렵다. 장내 세균 집단의 수가 두 배가 되는 시간을 대략 수 시간, 일부 추정에서는 약 2.7~2.9시간 규모로 잡는 연구가 언급되지만 모든 세균이 매 순간 그렇게 번식한다는 뜻이 아니다.

하루 사이에 여러 번 분열하는 균도 있겠지만, 휴면하거나 거의 늘지 못하는 균도 있다. 강하게 흐르는 장에서는 죽지 않더라도 씻겨 나가는 것이 생태적 실패일 수 있다. 반대로 개체 하나하나는 빨리 교체되어도 균주의 계보·집단과 대사 기능은 오래 유지될 수 있다. 인간의 도시사보다 세대 교체가 훨씬 빠른 도시라는 비유가 가능한 이유다.

이 세계에는 세균만 있는 것도 아니다. 세균을 감염시키는 박테리오파지는 감염과 세포 파괴, 유전물질 이동 등을 통해 군집에 영향을 줄 수 있다. 한 미생물이 분해한 탄수화물의 부산물을 다른 미생물이 이용하는 교차급식은 생태계에 분업과 상호 의존을 만든다. 그러나 이를 인간식 가족, 직업, 도덕관계로 곧바로 번역할 수는 없다.

항생제는 전체 생물의 완전 멸종이 아니다

항생제를 복용하면 장내 미생물이 몽땅 사라지고, 설사가 생기고, 유산균을 먹어 새 생태계를 심는다는 순서는 지나치게 단순하다. 항생제의 성질과 투여 경로에 따라 민감한 균군이 줄고, 견디는 균이 남고, 어떤 집단은 경쟁자 감소로 오히려 늘어날 수 있다. 항생제 관련 설사에는 미생물 다양성 감소와 탄수화물·담즙산 대사의 변화, 수분 조절 등의 변화가 관계한다.

일부에서는 Clostridioides difficile(C. difficile)의 증식과 독소가 위험한 설사를 일으킬 수 있다. 항생제 복용 중 또는 복용 후 심한 설사·발열·복통·탈수나 혈변이 나타나면 유산균을 추가해 해결할 문제로 단정하지 말고 진료가 필요하다.

대부분의 경우 장 전체가 멸균된 황무지로 바뀌지는 않는다. 살아남은 균과 휴면·포자 형태, 주변 환경의 영향이 남는다. 회복은 몇 주 또는 몇 달에 걸쳐 이루어질 수 있지만, 이전과 똑같은 조성으로 되돌아간다는 보장도 없다. 회복은 종 수의 회복, 특정 균주의 귀환, 기능의 정상화, 증상의 소실을 각각 구분해야 한다.

가루 속 수십억 개체는 왜 영구 주민이 아닌가

흔한 프로바이오틱스 제품에는 한 번 먹는 양에 약 10억~100억 CFU가 들어가기도 하고, 제품에 따라 그 이상도 가능하다. CFU는 배양 조건에서 집락을 형성할 수 있는 단위이므로 생체 내에서 정확히 같은 수의 개별 세균이 정착한다는 약속이 아니다. 100억을 38조로 나누면 단순 비율은 약 0.026%다. 비교 대상의 모집단도 서로 다르고 장 부위별 분포도 다르므로 이 숫자를 실제 장내 점유율로 곧장 해석해서는 안 된다.

먹은 미생물이 위산·담즙·소화관 환경을 지나면서 죽기도 하지만 전부 죽는 것은 아니다. 일부 균주는 생존 상태로 장을 통과할 수 있고, 복용하는 동안 대변에서 검출되거나 일시적으로 활동할 수 있다. 진짜 장벽은 생존 다음에 있다.

머무름: 흐름을 이겨내고 충분한 시간 특정 공간에 있어야 한다.
먹이: 새로운 균이 이용할 기질이 실제로 존재해야 한다.
공간 경쟁: 점액층과 음식 입자, 가까운 미세 환경에 이미 다른 균이 자리 잡고 있다.
화학 경쟁: 기존 균들이 산도·대사산물·항균물질을 바꾸어 외부 균의 성장을 막을 수 있다.
숙주와의 경계: 면역계와 장벽이 어떤 미생물의 접근·증식을 제한한다.
세대 유지: 지나가기만 하는 것이 아니라 복용이 끝난 뒤에도 번식하여 계보를 유지해야 한다.

이것이 정착 저항(colonization resistance)이다. 일반 프로바이오틱스의 일시적인 효과와 장기적인 정착은 별개의 현상이다. 먹는 동안 도움을 줄 수 있는 균이라고 해서 평생 새 주민으로 눌러앉는 것은 아니며, 장기 정착이 없다고 효능이 무조건 0인 것도 아니다. 효능은 제품의 균주, 상황, 결과 지표에 따라 달라진다.

분변미생물 이식: 단일 방문객이 아니라 생태계의 일부를 옮기기

분변미생물 이식(FMT)은 기증자 유래의 복합적인 미생물군을 수혜자 장내로 전달해 생태계 기능을 되살리려는 접근이다. 일반적인 유산균 제품이 비교적 제한된 균주를 보낸다면, 이식은 포자를 포함해 다양한 생물과 상호작용을 함께 옮긴다. 그 점에서 정착 가능성과 생태계 재편의 폭이 달라질 수 있다.

장내 기존 생태계가 무너져 있는 상태, 수혜자의 기존 균총, 제공자 조성, 먹이의 공급, 치료 전 처치 등이 실제 engraftment(이식 균주의 정착)에 영향을 준다. 새로 넣은 모든 균이 성공적으로 자리 잡는 것도 아니고, 기증자와 수혜자에서 똑같은 생태계가 형성되는 것도 아니다. 일부 질환과 치료 맥락에서 의학적 효과가 확인되었다고 건강한 사람의 장을 임의로 더 좋은 생태계로 바꿀 수 있다는 뜻은 아니다.

미국에서는 2023년 재발성 C. difficile 감염의 재발 예방에 사용하는 경구용 미생물 제품 Vowst가 승인되었다. 이는 일반 영양제가 아니라 특정 진료 맥락의 규제된 치료다. 이식은 기증자의 병원체·내성균 등을 함께 전달할 위험이 있으므로 선별 검사와 통제가 필요하며, 자가 시도는 위험하다.

복원은 묘목만이 아니라 서식지의 문제다

도시 또는 숲에 비유하면 항생제는 모든 생명을 동등하게 지우는 재난이 아니라, 특정 생물군을 집중적으로 때리는 교란이다. 프로바이오틱스는 새 주민을 보내는 시도이며, FMT는 복잡한 생물 공동체의 일부를 함께 옮기는 시도다. 그러나 이민자가 살아남으려면 먹을 것이 있고, 자리를 얻어야 하며, 기존 주민과 숙주의 제약을 통과해야 한다.

이 때문에 발효 가능한 섬유질과 저항성 전분, 다양한 음식 재료 같은 서식지 조건이 중요하다. 그렇다고 유산균이 모든 사람에게 필요하거나 식이섬유를 늘리기만 하면 임상적 질환이 치료된다는 결론은 아니다. 숙주, 군집, 음식, 약물과 시간의 결합을 보아야 한다. 식이섬유의 경로는 소화하지 못하는 것을 먹는 이유에서 따로 정리했다.

사람이 하나의 행성이라는 비유의 유효 범위

인간 개체를 각기 다른 생물권을 품은 '행성'으로 생각하면 규모와 구조가 선명해진다. 모든 행성에는 영양분이 흐르고, 자원이 분배되며, 서식지의 지형과 기후가 다르고, 외부 이주자가 들어오며, 재난 이후의 복원력이 다르다. 한편 각 인간은 동일한 물리 법칙과 인간 생리학을 공유하므로 독립된 우주와 동일하지는 않다. 홀로바이온트(holobiont) 관점은 숙주와 공생 미생물을 생태적 결합으로 보게 하지만 숙주의 면역·생리적 경계를 지우지는 않는다.

그 비유가 어떻게 단편소설의 세계가 될 수 있는지는 장내 세계를 우주적 공포로 설계하기에서 다룬다. 소설적 세계의 주민이 인간처럼 '자신의 행성'을 알거나 이해한다는 것은 과학적 사실이 아니라 창작적 가정이다.

수치·치료 주장과 확인 범위

세균 수와 세대시간은 조건부 추정이며 개인별 실측치가 아니다. 프로바이오틱스의 임상적 유익성과 장기 정착은 서로 다르다. FMT·미생물 치료의 적응증과 안전성은 의료 현장의 최신 규정에 따라 판단해야 한다. 특히 장내 미생물 변화만으로 인간의 기분·성격·뇌를 단정적으로 설명하지 않는다.