유산균 먹고 폭염·한파 견디는 장한 벌

유익균 섭취하면 극한 온도서 생존

4~40도서 생존율 70% 이상 상승
장 강화해 효소 생산 에너지 절감
보충제 섭취량과 방어 효과 비례
심각한 더위엔 환기·차광 더 중요

지구 온난화로 인해 여름 폭염, 겨울 한파가 매년 극단으로 치닫고 있다. 사람도 버티기 힘들지만 동물도 날씨의 변덕을 온몸으로 견뎌야 한다. 꿀벌의 경우 생체리듬과 서식 환경이 이상 고온과 한파 등 기후변화로 변하면서 폐사로 이어지곤 한다.

꿀벌은 날갯짓과 대사열, 물의 증발을 동원해 벌통 안을 34~36도로 정교하게 유지한다. 하지만 바깥 기온의 진폭이 조절 능력을 넘어서는 순간 극심한 열 스트레스에 노출된다. 이와 관련해 벌들의 장 건강을 챙겨주면 날씨 변화에 견디는 힘이 커진다는 연구 결과가 나왔다.


이란 자볼대 식물보호학과, 이란 축산과학 연구소 꿀벌연구과, 캐나다 앨버타대 생명과학과 공동 연구팀은 장 건강에 도움을 주는 유익균 프로바이오틱스와 유익균의 먹이가 되는 성분인 프리바이오틱스를 함께 먹인 꿀벌이 온도 스트레스에서 견디는 능력과 생존율이 높아졌다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’(7월 16일 자)에 실렸다.

연구팀은 갓 우화(羽化·날개가 없던 곤충의 애벌레나 번데기가 날개를 가진 성충으로 탈바꿈하는 과정)한 일벌들에게 젖산균, 비피더스균 등 6종을 복합한 프로바이오틱스와 치커리 뿌리에서 추출한 프리바이오틱스 이눌린을 21일 동안 먹였다. 보충제 농도는 2.5~10g/ℓ까지 단계별로 나눠 투입했다. 이후 벌들을 4도, 15도, 35도, 40도에서 최대 열흘 동안 노출했고, 생존율과 항산화효소 활성을 측정했다.

극한 저온인 4도에서 아무것도 섭취하지 않은 꿀벌은 실험 종료 시점에 이를수록 빠르게 대부분 죽었지만 7.5g/ℓ 이상 고용량을 섭취한 꿀벌의 생존율은 70% 이상이었다. 중간 정도 저온인 15도에서는 최대 용량인 10g/ℓ을 섭취한 꿀벌들은 실험 종료 시점까지 80%가 넘는 생존율을 보였다. 연구팀에 따르면 보충제 농도가 높을수록 방어 효과가 커지는 소위 ‘용량 의존적 경향’도 나타났다.



온도 스트레스를 받으면 벌 몸속에서는 활성산소가 늘고 이를 없애기 위해 카탈라아제·초과산화물 불균등화효소 같은 항산화효소를 동원한다. 보충제를 섭취하지 않은 벌들은 이 효소들의 활성이 크게 치솟았지만 보충제를 먹은 개체들은 오히려 효소 활성이 뚝 떨어졌다. 고온인 40도에서 일반 꿀벌은 보충제를 섭취한 꿀벌과 비교해 아스코르브산 과산화효소 활성이 2배 가까이 치솟았다.

유익균이 장 속에서 활성산소를 미리 제거하고 장벽을 튼튼하게 해준 덕에 벌의 몸이 효소를 쥐어짜낼 필요 자체를 줄인다. 효소를 만들어 유지하는 데 드는 막대한 에너지를 아낌으로써 스트레스 대응에 대한 부담을 줄였다는 것이다.

물론 유산균이 더위나 추위를 견디게 하는 데 만능은 아니었다. 40도의 극한 고온을 넘어서는 경우는 보충제 섭취 여부를 떠나 벌들은 사흘 내에 대부분 죽어버렸다. 고온이 단백질을 변성시키고 효소를 망가뜨리는 등 직접적 세포 손상을 가해 장 건강이 주는 이점을 압도한다는 것을 의미한다. 연구팀은 심각한 더위에는 영양 보충보다 벌통 환기, 차광 같은 물리적 대응이 1차 방어선이어야 한다고 설명했다.

연구를 이끈 나즈메 사헤브자데 이란 자볼대 교수는 “이번 연구는 벌의 장내 미생물을 돌보는 일이 기후변화로 인한 벌의 폐사를 막는 새로운 열쇠가 될 수 있음을 보여준다”고 말했다.

유용하 과학전문기자