폭염 오면 항생제 내성성 높아진다?"… 기후 기형이 토양 내성에 미치는 '반전 결과’
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2026-09-10 18:39:02
4분 읽기
- 중국과학원 연구진, 유럽 30개 초지 토양 대상 기후 극단 변화 실험
- 폭염 조건에서 항생제 내성 유전자(ARG) 비율 및 이동성 유전자 연계 현저히 감소
- 가뭄·홍수·동결-해빙 대비 폭염 영향 압도적… 토양 특성에 따른 결과 차이 나타나
중국과학원 동북지리·농업생태연구소 유융(Yong Yu) 박사 연구팀은 최근 국제학술지 *'미국국립과학원회보(PNAS)'*를 통해 유럽 10개국 30개 초지에서 채취한 토양을 대상으로 극단적 기후 환경을 모사한 메타게놈(Metagenome) 실험 결과를 발표했다.
가뭄·홍수보다 강력한 '폭염'의 반전 효과
연구진은 토양 샘플을 각각 강한 가뭄, 홍수, 동결-해빙 반복, 폭염 상태에 노출시킨 후, 항생제 내성 유전자(ARG), 이동성 유전자 엘리먼트(MGE), 병원성 인자 유전자(VFG) 및 미생물 기능 유전자의 변화를 교란 직후와 4주 간의 회복기 이후로 나누어 비교·분석했다.
실험 결과, 가뭄이나 홍수, 동결-해빙 조건에서는 내성 유전자 집합체(Resistome)의 변화가 비교적 미미했던 반면, 폭염 환경에서는 항생제 내성 유전자의 측정량이 가장 큰 폭으로 감소했으며, 이동성 유전자와의 연계성 역시 크게 약화된 것으로 나타났다. 이는 기후 극단 현상이 항생제 내성을 무조건 증대시킬 것이라는 단순한 관측을 뒤집는 결과다.
미생물의 생존 전략: "내성 유지보다 세포 보호 우선“
연구진은 폭염 하에서 미생물의 기능성 유전자 변화에 주목했다. 열 스트레스 상태에서 미생물은 세포벽·세포막 보호, 세포 외 구조 유지 및 신호 전달 관련 기능을 활성화하는 대신, 아미노산 및 탄수화물 수송·대사 기능을 줄이는 경향을 보였다.
연구팀은 이를 미생물의 대사·유전적 자원 배분(Trade-off) 현상으로 해석했다. 즉, 급격한 폭염 스트레스에 직면한 토양 미생물이 한정된 자원을 항생제 내성 유지나 대사 활동보다 세포 자체의 생존과 스트레스 대응에 우선적으로 투입하면서 내성 유전자 비율이 일시적으로 감소했을 가능성이 제시되었다.
토양의 '출신 성분'이 최종 결과 좌우해
기후 극단 현상에 따른 내성 유전자의 반응 정도는 토양의 원래 환경과 특성에 따라 큰 차이를 보였다.
· 직후 반응: 토양 산도(pH), 평균 및 최고 기온, 탄소·질소 함량이 주된 영향을 미쳤다.
· 4주 후 회복기: 토양 수분 함량, 수분 보유력, 기온 및 강수량의 계절적 변동성이 결과 예측에 더 중요한 요인으로 작용했다.
연구진은 머신러닝(Random Forest) 모델을 활용해 토양 특성과 기후 조건으로 내성 유전자의 변화 방향을 예측할 수 있음을 확인했다. 다만, 이번 연구는 유럽 초지 토양을 대상으로 진행된 만큼, 모든 토양 환경에서 폭염이 항생제 내성을 낮춘다거나 보건 위험을 줄인다고 단정할 수는 없다고 덧붙였다.
연구팀은 "이번 연구는 기후 극단 현상의 종류와 토양 고유의 특성이 복합적으로 작용하여 토양 내 내성 유전자의 향방을 결정한다는 점을 명확히 보여준다"며, 환경·동물·사람의 건강을 통합적으로 다루는 '원헬스(One Health)' 관점에서의 지속적인 연구 필요성을 강조했다.
· 원문 출처:scinexx - Wie reagieren Resistenzgene im Boden auf Hitzewellen, Dürren und Co.?
· 참고 논문:Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
- 중국과학원 연구진, 유럽 30개 초지 토양 대상 기후 극단 변화 실험
- 폭염 조건에서 항생제 내성 유전자(ARG) 비율 및 이동성 유전자 연계 현저히 감소
- 가뭄·홍수·동결-해빙 대비 폭염 영향 압도적… 토양 특성에 따른 결과 차이 나타나
폭염 오면 항생제 내성성 높아진다?"… 기후 기형이 토양 내성에 미치는 '반전 결과’
지구 온난화로 인한 폭염, 가뭄, 홍수 등 기후 극단 현상이 빈번해지는 가운데, 이러한 환경 변화가 토양 내 항생제 내성에 미치는 영향에 대한 기존 통념을 뒤집는 연구 결과가 나왔다. 극단적인 기후가 무조건 항생제 내성을 강화할 것이라는 예측과 달리, 폭염 상황에서는 오히려 토양 속 항생제 내성 유전자의 양이 줄어드는 현상이 확인되었다.
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| ▲ 극한 기상 현상이 토양의 항생제 내성을 반드시 증가시키는 것은 아니다. 실제로 실험 결과 폭염은 내성 유전자의 빈도를 오히려 감소시키는 것으로 나타났다. © sweemingyoung / depositphotos.com |
중국과학원 동북지리·농업생태연구소 유융(Yong Yu) 박사 연구팀은 최근 국제학술지 *'미국국립과학원회보(PNAS)'*를 통해 유럽 10개국 30개 초지에서 채취한 토양을 대상으로 극단적 기후 환경을 모사한 메타게놈(Metagenome) 실험 결과를 발표했다.
가뭄·홍수보다 강력한 '폭염'의 반전 효과
연구진은 토양 샘플을 각각 강한 가뭄, 홍수, 동결-해빙 반복, 폭염 상태에 노출시킨 후, 항생제 내성 유전자(ARG), 이동성 유전자 엘리먼트(MGE), 병원성 인자 유전자(VFG) 및 미생물 기능 유전자의 변화를 교란 직후와 4주 간의 회복기 이후로 나누어 비교·분석했다.
실험 결과, 가뭄이나 홍수, 동결-해빙 조건에서는 내성 유전자 집합체(Resistome)의 변화가 비교적 미미했던 반면, 폭염 환경에서는 항생제 내성 유전자의 측정량이 가장 큰 폭으로 감소했으며, 이동성 유전자와의 연계성 역시 크게 약화된 것으로 나타났다. 이는 기후 극단 현상이 항생제 내성을 무조건 증대시킬 것이라는 단순한 관측을 뒤집는 결과다.
미생물의 생존 전략: "내성 유지보다 세포 보호 우선“
연구진은 폭염 하에서 미생물의 기능성 유전자 변화에 주목했다. 열 스트레스 상태에서 미생물은 세포벽·세포막 보호, 세포 외 구조 유지 및 신호 전달 관련 기능을 활성화하는 대신, 아미노산 및 탄수화물 수송·대사 기능을 줄이는 경향을 보였다.
연구팀은 이를 미생물의 대사·유전적 자원 배분(Trade-off) 현상으로 해석했다. 즉, 급격한 폭염 스트레스에 직면한 토양 미생물이 한정된 자원을 항생제 내성 유지나 대사 활동보다 세포 자체의 생존과 스트레스 대응에 우선적으로 투입하면서 내성 유전자 비율이 일시적으로 감소했을 가능성이 제시되었다.
토양의 '출신 성분'이 최종 결과 좌우해
기후 극단 현상에 따른 내성 유전자의 반응 정도는 토양의 원래 환경과 특성에 따라 큰 차이를 보였다.
· 직후 반응: 토양 산도(pH), 평균 및 최고 기온, 탄소·질소 함량이 주된 영향을 미쳤다.
· 4주 후 회복기: 토양 수분 함량, 수분 보유력, 기온 및 강수량의 계절적 변동성이 결과 예측에 더 중요한 요인으로 작용했다.
연구진은 머신러닝(Random Forest) 모델을 활용해 토양 특성과 기후 조건으로 내성 유전자의 변화 방향을 예측할 수 있음을 확인했다. 다만, 이번 연구는 유럽 초지 토양을 대상으로 진행된 만큼, 모든 토양 환경에서 폭염이 항생제 내성을 낮춘다거나 보건 위험을 줄인다고 단정할 수는 없다고 덧붙였다.
연구팀은 "이번 연구는 기후 극단 현상의 종류와 토양 고유의 특성이 복합적으로 작용하여 토양 내 내성 유전자의 향방을 결정한다는 점을 명확히 보여준다"며, 환경·동물·사람의 건강을 통합적으로 다루는 '원헬스(One Health)' 관점에서의 지속적인 연구 필요성을 강조했다.
· 원문 출처:scinexx - Wie reagieren Resistenzgene im Boden auf Hitzewellen, Dürren und Co.?
· 참고 논문:Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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