사람의 몸에는 100조 개에 이르는 다양한 미생물이 군집을 이루어 살고 있다. 
이렇게 사람의 몸 속에서 함께 살아가는 미생물을 공생미생물 또는 마이크로바이옴이라 부른다. 우리 몸의 전체 세포 수보다 많고 무게는 1.3~2.3㎏으로 추정된다. 

이들은 인간 세포보다 크기가 훨씬 작기 때문에 체중에서 차지하는 비중은 1~2%에 지나지 않는다. 반면 인체에서 배출되는 노폐물은 50% 이상이 이들 미생물이 만든 것이다. 현재까지 연구결과를 보면, 사람의 몸에서 가장 다양한 종류의 미생물이 사는 곳은 대장으로 세균 수가 무려 1천여 종이 넘는 것으로 알려져 있다.

제2의 인간 유전체라고도 불리는 공생미생물은 피부, 눈, 입, 소화기, 호흡기, 비뇨생식기 등 인체 곳곳에 다양하게 분포하지만 절대 다수는 대장에 몰려있다. 사람의 장내에 공생하는 미생물은 체내 소화효소로 분해되지 않은 성분들을 발효시켜 영양소와 에너지의 공급을 도울뿐 아니라 대사물질을 생성하고 다른 장내 미생물과의 끊임없는 상호작용을 통해 다양한 측면에서 건강에 영향을 미치고 있다.

장 조직은 우리 몸에서 가장 많은 공생미생물과 공존하고 상호 영향을 주고 받는다. 또한 음식물 섭취를 통한 외부 항원이 유입돼 병원 바이러스 및 세균과 같은 미생물에 감염되는 경로이기도 하다. 따라서 장 조직은 병원 미생물에 대한 일차적인 방어를 위해 신속하고 강력한 면역 반응을 일으킬 수 있는 방어 면역 시스템을 갖추고 있음과 동시에 공생미생물 및 무해한 외부 항원에 대한 불필요한 면역 반응을 억제하기 위해 다양한 단계의 면역 관용 기전들을 갖추고 있다.

장내 공생미생물은 장 내막에 붙거나 장내에 머물면서 살아간다. 이들은 숙주인 사람이 먹는 음식이나 인체에서 나오는 대사 산물 또는 생체 조직 찌꺼기를 먹고 소화하는 과정에서 갖가지 대사 산물을 분비한다.

장내 미생물이 분비하는 대사산물들은 인체의 면역, 대사, 신경계에 작용하여 영향을 준다고 알려져 있다. 장내 미생물의 구성은 외부환경에 의해서 다이나믹하게 변화하는데 이러한 구성에 미치는 인자들로는 숙주의 유전자, 모체를 통한 미생물 전달과 초기정착, 항생제와 의약품, 감염, 염증, 스트레스, 위생, 나이 등이 거론되고 있다. 

무균 상태로 태어나는 신생아의 몸에서 미생물의 최초 정착은 어떻게 이루어지는지에 관한 연구도 활발하다. 그 동안의 연구 결과를 종합해 보면 분만과정에서의 산도와 모유 수유과정에서의 엄마와 접촉하면서 신생아의 대장에 최초의 미생물 군집이 이루어진다. 즉 제왕절개술과 분유 수유의 경우와는 장내 미생물의 구성이 달라질 수 있는 것이다.

이후로는 가족과 공동생활을 하며 다양한 미생물 종에 노출되어 정착한다. 세 살 무렵에는 어른의 장내 미생물과 비슷한 분포를 이루는 것으로 알려져 있다. 신생아 시기에 다양한 미생물 종과 접촉하고 정착되면서 면역 방어 시스템도 성숙된다.

현재 공생미생물에 대한 연구가 범세계적으로 진행 중이다. 그 중에서도 2008년 미국국립보건원의 주도로 시작된 ‘인간 마이크로바이옴 프로젝트’가 대표적이다. 이 프로젝트에는 막대한 예산이 투입되었는데 공생미생물이 자가면역질환, 알레르기, 비염, 비만, 당뇨병, 우울증, 자폐증, 치매 등의 원인 및 치료에 역할을 하고 있는 것으로 규명되었다.

미국 오바마 대통령은 지난 5월 이 같은 연구 결과를 바탕으로 국가 마이크로바이옴 종합계획을 발표했다. 미국 정부가 국가차원의 계획을 수립했고, 투자를 받은 공공연구기관들이 본격적으로 연구를 추진하기 시작했다. 우리나라도 2011년부터 개별 연구기관, 연구자들이 인간 마이크로바이옴 국제 컨소시엄 등 국제연구에 동참하고 있다. 

기존에 개별 미생물을 분석하던 학자들은 최근 들어 인체와 미생물 간의 상호 소통에 대한 연구를 진행하고 있다. 연구의 큰 주제는 ▲인간에게 필요한 건강한 공생미생물은 무엇인가? ▲공생미생물의 균형과 다양성을 이루는 요인은 무엇인가? ▲우리가 어떻게 유용하게 활용할 것인가? 등이다.

최근 연구는 단일 장내 미생물을 동정하여 그 역할을 규명하는 것이 대세이지만 1천여 종의 미생물이 공존하고 있는 상황을 고려하면 다양한 미생물의 상호작용에 대한 연구도 매우 중요하다. 염증 및 알레르기 질환들의 연구에서는 병세를 호전시키기 위해 미생물 구성의 다양성을 높여야 한다는데 이견이 없어 보인다.

이처럼 장내 미생물 연구가 전성기를 맞기까지는 오랜 시간이 걸렸다. 면역학 연구로 1908년 노벨상을 수상한 메치니코프 교수가 유산균 발효유를 마시면 우리 몸에 해를 주는 유해균의 침입을 막아 장내 건강을 유지하여 건강하게 지낼 수 있다고 주장한지 100여 년이 지난 지금 우리 몸에서 함께 살아가는 공생미생물에 대한 관심은 그 어느 때보다 뜨겁다.

세균에 대한 패러다임이 바뀌면서, 공생미생물이 항생제로 퇴치해야 할 대상인 병원체에서 인체와의 공생체로 연구 초점이 바뀌어 가고 있는 것이다.