장내 미생물, 극한의 우주 비행에서도 살아 남았다

로켓이 점화와 함께 폭발적인 추진력을 내뿜으며 상승한다. 기체는 음속을 돌파하고, 중력의 13배에 달하는 가속이 작용한다. 대기 밀도가 급격히 줄어드는 고도 100km를 넘어서면 공기는 거의 사라지고, 진공과 가까운 우주 공간이 펼쳐진다. 이후 수분간의 미세중력 상태가 이어진다. 그러나 귀환 과정은 정반대다.

대기권 재진입 시, 표면 온도는 섭씨 1,500도 이상으로 치솟고, 공기와의 마찰이 기체를 진동시킨다. 회전과 감속, 열과 압력이 동시에 가해지는 이 환경에서 대부분의 생명체는 구조적 파괴를 피하기 어렵다. 그럼에도 이번 실험에서 미생물은 끝까지 살아남았다.

호주 RMIT대학교 연구진이 인간의 장내에 존재하는 미생물 버실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 로켓에 실어 발사한 결과, 이 세균이 우주 비행과 대기권 재진입의 극한 환경을 견디고 생존한 것으로 확인됐다.
이 연구는 실제 비행 조건에서 미생물의 생존을 검증한 세계 최초의 사례로, 국제 학술지 엔피제이 마이크로그래비티(npj Microgravity)에 게재됐다.

극한의 발사·재진입 실험에서 확인된 생존력

버실러스 서브틸리스는 인간의 면역 조절, 장내 균형 유지, 혈액순환 등 건강 전반에 관여하는 대표적인 유익균이다. 연구진은 이 세균의 포자를 고고도 로켓에 탑재해 실제 비행 환경에서 실험을 진행했다.
로켓은 약 260km 상공까지 상승하며 13g의 가속을 받았고, 약 6분 동안 미세중력 상태를 유지했다. 이후 대기권 재진입 단계에서는 최대 30g의 감속과 초당 220회의 회전을 경험했다. 회수된 시료를 분석한 결과, 포자의 구조와 생장 능력에는 손상이 없었다.

RMIT대학교 엘레나 이바노바(Elena Ivanova) 교수는 “우리 몸의 주요 세균이 급격한 중력 변화와 가속·감속을 견뎠다”며 “이는 장기 우주비행 중 인체 미생물군의 안정성을 이해하는 데 중요한 자료”라고 말했다.
이번 결과는 우주비행사의 생명 유지 시스템 설계, 미세중력 환경에서의 생명과학 실험, 그리고 신약 개발 연구에도 활용될 수 있다.

화성 시대를 향한 생명 실험

1970년대 이후 인간은 단기 우주 체류를 이어왔지만, 화성 탐사를 목표로 하는 장기 우주비행에서는 미생물의 생존이 건강 유지의 핵심 변수로 작용한다. RMIT대학교 게일 아일스(Gail Iles) 부교수는 “미생물의 생존력을 이해하는 일은 화성 탐사뿐 아니라 외계 생명 탐사에도 중요하다”며 “이번 결과는 생명체가 극한 조건에서도 지속될 수 있음을 보여준다”고 말했다.

이번 연구는 RMIT대학교가 스웨덴우주공사(Swedish Space Corporation), 리서치샛(ResearchSat), 누메디코 테크놀로지스(Numedico Technologies)와 협력해 수행했다. 시료는 멜버른에서 스웨덴으로 운송돼, RMIT와 리서치샛이 공동 개발한 3D 프린팅 마이크로튜브 홀더에 장착된 뒤 발사됐다. 발사는 스웨덴우주공사 시설에서 진행됐으며, 귀환 후 RMIT 미세분석센터에서 전자현미경을 이용한 구조 분석이 이뤄졌다. 연구진은 향후 다양한 미생물과 환경 조건을 적용한 추가 실험을 계획하고 있으며, 마이크로그래비티 생명과학 연구 확대를 위한 후속 지원도 추진 중이다.

이바노바 교수는 “미생물의 생존 한계를 밝히는 연구는 항생제 내성균 대응과 극한 환경용 바이오기술 개발에도 기여할 것”이라고 말했다.

김지윤 기자/ hello@sciencewave.kr

참조 논문: Effects of Extreme Acceleration, Microgravity, and Deceleration on Bacillus subtilis Onboard a Suborbital Space Flight, npj Microgravity (2025). DOI: 10.1038/s41526-025-00526-4

자료: npj Microgravity / RMIT University