"날씬한 마우스와 뚱뚱한 마우스를 한 우리(cage)에 넣고 함께 사육한 결과, 날씬한 마우스의 위장관에 서식하는 세균(gut bacteria)이 뚱뚱한 마우스의 위장관에 침투하여, 뚱뚱한 마우스를 날씬하게 만들었다"는 연구결과가 나왔다. 워싱턴 대학의 제프리 고든 박사(생물학)가 이끄는 연구진은 "위장관세균이 비만에 기여한다"는 가설을 입증하는 직접적인 증거를 찾아내기 위해 이번 연구에 착수했다.

① 연구진은 먼저 4쌍의 독특한(한 명은 날씬하고 다른 한 명은 뚱뚱한) 인간 쌍둥이들을 모집했다. 그리고는 그들로부터 위장관세균을 채취하여, 무균 마우스(mice bred to be germ-free: 무균 상태에서 사육되어, 위장관세균이 없는 마우스)에게 이식했다. 그 결과 날씬한 사람의 위장관세균을 이식받은 마우스는 날씬함을 유지한 데 반해, 뚱뚱한 사람의 위장관 세균을 이식받은 마우스는 신속히 체중이 불어나는 것으로 나타났다. (물론, 연구진은 두 그룹의 마우스들에게 동일한 양의 먹이를 먹였다.)

② 1차 실험에서 위장관세균이 비만에 미치는 영향을 확인한 연구진은 다음과 같은 의문을 품게 되었다: "두 그룹의 마우스들이 가까운 거리에서 함께 생활할 경우, 상호간에 위장관세균 교환이 일어나지 않을까?" 연구진은 이 의문을 해결하기 위해, 날씬한 마우스와 뚱뚱한 마우스를 같은 우리(cage)에 넣고 어떤 일이 일어나는지를 지켜봤다. (뚱뚱한 마우스들은 아직 체중이 불어나지 않은 상태였다.)

마우스들은 가끔씩 자기의 분변(dung)을 먹기도 한다. 따라서 연구진은 지근거리에서 생활하는 마우스들이 상대방의 분변을 먹음으로써, 쉽게 위장관세균을 교환할 것이라고 예상했다. 관찰 결과, 역시 예상했던 대로 `뚱뚱한 마우스`들의 체중은 증가하지 않았으며, 이들 마우스의 위장관세균 구성은 날씬한 마우스와 동일해진 것으로 밝혀졌다. 연구진은 이상의 연구결과를 정리하여, 9월 5일자 Science에 발표했다(참고논문 1).

그런데 위장관세균의 이동은 양방향이 아니라 한쪽 방향으로만 일어나는 것으로 나타났다. 즉, 뚱뚱한 마우스의 위장관세균은 날씬한 마우스의 위장관에서 살아남지 못하는 것으로 밝혀진 것이다. 이에 대해 고든 박사는 "말이 된다"고 설명했다. 왜냐하면 그는 선행연구에서 "뚱뚱한 사람의 위장관세균은 날씬한 사람의 위장관세균보다 다양하지 못하므로, 위장관의 미생물총(microbiota)에 틈새(niches)를 남기게 된다"는 결론을 내린 바 있기 때문이다(참고논문 2). "날씬한 마우스의 위장관세균은 뚱뚱한 마우스의 위장관에 산재하는 공간(vacancies)을 찾아 쉽게 자리를 잡을 수 있지만, 뚱둥한 마우스의 위장관세균을 그러지 못했던 것으로 보인다"고 고든 박사는 말했다.

③ 그러나 2차 실험에서 `위장관세균의 이식이 비만에 미치는 영향`을 확인한 연구진은, 다시 한번 의문을 품게 되었다: "만일 날씬한 사람의 위장관세균이 뚱뚱한 사람의 위장관에서 쉽게 자리를 잡을 수 있다면, 오늘날 미국인들은 전부 날씬해져야 할 것이다. 그런데 그와 정반대로, 비만이 전염병처럼 번져나가고 있는 이유는 무엇일까?"

연구진은 이 의문을 해결하기 위해, 뚱뚱한 마우스들에게 `보다 인간적인 먹이`(예컨대 인간들이 즐겨먹는 아침식사용 시리얼과 피자 등)를 빻아 작은 덩어리로 만들어, 먹여 보기로 했다. 그 결과 포화지방이 적고, 과일과 채소가 많이 들어 있는 먹이를 먹은 마우스들은 여전히 날씬한 마우스의 위장관세균을 잘 받아들인 반면, 인간적인 먹이(고지방, 저채소 먹이)를 먹은 마우스들은 그러지 못하여 결국 체중이 증가하는 것으로 나타났다.

이상의 연구결과를 종합하면, "비만의 원인을 제공하는 것은 위장관세균이지만, 위장관세균의 구성을 결정하는 것은 식생활"이라는 결론이 나온다. "우리의 식생활과 위장관세균 구성 간에는 미묘한 상관관계가 있다. 좋은 위장관세균을 보유하려면 좋은 음식을 먹어야 한다"고 고든 박사는 말했다.

"나는 이번 연구결과에 큰 감명을 받았다. 저자들은 장내미생물과 신체적 특정(예: 체형) 간의 인과관계를 명확히 밝혔다. 그러나 이번 연구에서 밝혀진 `위장관세균과 식생활 간의 관계`에 대해서는 보다 심층적인 후속연구가 필요하다. 이번 연구는 정보가 듬뿍 담긴 저수지와 같다고 할 수 있다. 물속을 보다 깊숙이 들여다보려면 한발 뒤로 물러서는 지혜가 필요하다"고 벨기에 루뱅 카톨릭 대학교의 파트리스 카니 박사는 논평했다. (카니 박사는 다년간 위장관세균과 대사 간의 상호작용을 연구해 왔다.)

고든 박사도 카니 박사의 지적에 공감을 표시하며, "비만은 여러 개의 조각으로 이루어진 복잡한 퍼즐이다. 그리고 장내미생물총은 그중의 한 조각일 뿐"이라고 말했다.
※ 참고논문:
1. Ridaura, V. K. et al. Science 341, 1241214 (2013).
2. Turnbaugh, P. J. et al. Nature 457, 480?484 (2009).