박테리아는 현미경적 단일 세포 유기체입니다. 이는 지구상에서 가장 초기에 등장한 생명체 중 하나로 알려져 있습니다. 박테리아는 그 종류가 수천 개에 이르며 전 세계에서 우리가 상상할 수 있는 모든 곳에 존재합니다. 박테리아는 흙, 해수 및 지구의 지각 내에서도 서식합니다. 심지어 방사성 폐기물에 서식하는 박테리아들도 보고된 바 있습니다. 많은 박테리아는 해를 가하는 일 없이 사람과 동물의 피부, 기도, 구강을 비롯하여 소화관, 생식기관 및 요도관 등 다양한 신체 부위에 존재합니다. 그러한 박테리아는 상재성 균총 또는 미생물군집이라 부릅니다. 상재성 균총에 최소한 신체 내 세포만큼이나 많은 박테리아가 존재합니다. 많은 상재성 균총은 실제로 사람에게 도움이 됩니다(예를 들어, 음식 소화를 돕거나 다른 보다 위험한 박테리아의 성장을 막는 등).
질환을 야기하는 박테리아 종류는 소수에 불과합니다. 이러한 박테리아를 병원균이라고 합니다. 때때로 상재성 박테리아 균총은 특정 조건에서 병원체로 기능하고 질병을 야기할 수 있습니다. 박테리아는 해로운 물질(독소)을 생성하거나 조직을 침범하여 질환을 야기할 수 있습니다. 일부 박테리아는 심장, 폐, 신경계, 신장 또는 위장관에 영향을 미칠 수 있는 염증을 촉발할 수 있습니다. 일부 박테리아(예, 헬리코박터 파일로리균)는 암 위험을 증가시킵니다.
특정 박테리아는 생물 무기로 사용될 가능성이 있습니다. 이에는 탄저병, 보툴리누스 중독, 페스트, 야토병을 야기하는 박테리아 등이 있습니다.
박테리아 분류
박테리아는 다양한 방식으로 분류해 볼 수 있습니다.
학명: 박테리아는 다른 생물체들과 마찬가지로 속에 따라 분류(하나의 특성 또는 여러 개의 유사 특성 보유 여부)되며 속의 기준 내에서도 종에 따라 분류됩니다. 박테리아의 학명은 속과 종의 합성어입니다(예: 클로스트리듐 보툴리눔). 하나의 종 중에도 다양한 유형이 존재할 수 있으며, 이것을 계통이라고 부릅니다. 계통은 유전자 구성과 화학 성분에 따라 다릅니다. 때로는 특정 약물과 백신이 특정 계통에만 효과를 나타내기도 합니다.
계통 분류: 박테리아는 특정 화학물질(염색)을 박테리아에 첨가했을 때 박테리아가 나타내는 색상으로 분류할 수도 있습니다. 그램 염색은 일반적으로 사용되는 염색 프로세스입니다. 일부 박테리아는 파란색으로 염색됩니다. 이러한 박테리아는 그램 양성이라고 합니다. 다른 박테리아는 빨간색으로 염색됩니다. 이러한 박테리아는 그램 음성이라고 합니다. 그램 양성 박테리아와 그램 음성 박테리아는 세포벽이 다르기 때문에 다른 색으로 염색됩니다. 또한 이 박테리아들은 감염 유형과 유효한 항생제도 서로 다릅니다. 그램 염색 외에 다른 많은 염색이 있습니다.
모양: 모든 박테리아는 구 모양(구균), 막대 모양(세균) 및 나선 모양(스피로헤타)으로 나뉩니다.
산소 필요 박테리아: 또한 박테리아는 산소를 필요로 하는 박테리아와 산소가 필요하지 않은 박테리아로 분류됩니다. 산소를 필요로 하는 박테리아는 호기성 세균이라고 합니다. 산소를 필요로 하지 않고 산소가 존재할 때 생존 또는 증식이 어려워지는 박테리아는 혐기성 세균이라고 합니다. 조건적 박테리아라고 불리는 일부 박테리아들은 산소가 있을 때에도 산소가 없을 때에도 생존과 증식이 가능합니다.
유전자 구성: 특수 검사는 박테리아의 유전자 구성(유전자형)의 차이를 밝혀낼 수 있습니다.
박테리아의 모양 형성
박테리아 감염
의사들은 박테리아를 분류하는 다양한 방법에 기반하여 박테리아 감염을 분류합니다. 예를 들어, 감염은 그램 음성 또는 그램 양성 박테리아로 인해 발생한 것으로 분류할 수 있습니다. 두 유형의 치료에는 다른 유형의 항생제가 필요할 수 있기에, 이 분류는 중요합니다.
그램 음성 감염은 다음과 같습니다.
그램 양성 감염은 다음과 같습니다.
일부 감염은 박테리아 형태로 분류됩니다. 예를 들어, 스피로헤타(나선형 박테리아)로 인한 감염은 스피로헤타 감염으로 분류됩니다.
스피로헤타 감염은 다음과 같습니다.
다른 감염은 감염을 야기하는 박테리아가 산소를 필요로 하는지 또는 무산소 환경에서 번식하는지에 따라 분류될 수 있습니다. 생존과 증식을 위해 산소를 필요로 하는 박테리아는 호기성 세균이라 합니다. 생존과 증식을 위해 산소를 필요로 하지 않는 박테리아는 혐기성 세균이라 합니다.
혐기성 감염은 다음과 같습니다.
박테리아 감염을 치료하는 데 많은 항생제들이 이용 가능합니다. 그러나 항생제에 대한 박테리아 내성이 커다란 우려사항입니다.
박테리아 방어
박테리아들은 다양한 방법으로 스스로를 방어합니다.
생물막
일부 박테리아들은 다른 박테리아, 세포 또는 개체에 스스로를 연결시키는 데 사용되는 물질을 분비합니다. 이 물질은 박테리아와 결합하여 생물막이라고 불리는 끈적이는 층을 형성입니다. 한 예로, 어떤 박테리아는 치아에 생물막을 형성합니다(치아 플라크). 이 생물막은 음식물 입자를 포획하여 처리 및 사용하며, 그 과정에서 충치를 유발합니다. 생물막은 또한 인공 관절 감염을 야기하는 박테리아와 같이 박테리아 사멸을 어렵게 만들어 항생제로부터 박테리아를 보호하도록 도와줍니다.
캡슐
일부 박테리아들은 보호 캡슐로 보호되어 있습니다. 이 캡슐은 감염에 대응하는 백혈구가 박테리아를 먹어버릴 수 없도록 보호합니다. 이러한 박테리아를 피막성 박테리아라고 합니다.
외막
그램 음성 박테리아는 캡슐 아래에 외부 막을 포함하고 있습니다. 이 막은 특정 항생제로부터 박테리아를 보호하는 역할을 합니다. 이 막은 분열될 때 내독소라는 독성 물질을 분비합니다. 내독소는 그램 음성 박테리아에 의해 발생하는 감염 현상의 중증도에 영향을 미칩니다.
포자
일부 박테리아는 불활성(휴면) 형태의 포자를 생성합니다. 포자는 박테리아가 까다로운 환경 조건(예, 너무 건조하거나 영양소가 부족한 환경)에서 생존할 수 있도록 도와줍니다. 주변 조건이 양호할 때에는 각 포자가 활성 박테리아로 발아됩니다.
편모
편모는 세포 표면에 돌출된 가늘고 긴 섬유로서 박테리아의 이동을 돕습니다. 박테리아는 편모 없이 스스로 이동할 수 없습니다.
항생제 내성
어떤 박테리아는 자연적으로 특정한 항생제에 내성이 있습니다.
다른 박테리아는 약물에 대한 내성을 갖게 된 다른 박테리아들로부터 유전자를 획득하거나 유전자 변형을 통해 약물에 대한 내성을 키웁니다. 한 예로, 1940년대 중반에는 약물 페니실린이 도입된 이후 얼마 지나지 않아 소수의 황색포도구균 박테리아가 페니실린을 무효화하는 유전자를 획득하였습니다. 이러한 특수 유전자를 보유한 계통은 감염 치료 방법으로 흔히 페니실린이 사용될 때 생존 이득을 취할 수 있었습니다. 이 새로운 유전자가 부족했던 황색포도구균 계통은 페니실린에 의해 사멸되었으나, 남아 있던 페니실린 내성 박테리아들이 번식하여 시간이 지남에 따라 보다 흔한 박테리아가 되었습니다.
그 후 화학자들은 페니실린의 분자를 변경하여 페니실린과 다르지만 유사한 약물인 메티실린을 개발하였고, 이 약물로 페니실린에 내성을 갖는 박테리아들을 박멸할 수 있었습니다. 메티실린이 도입된 지 얼마 지나지 않아, 황색포도구균은 메티실린과 관련 약물을 무효화하는 유전자를 생성하였습니다. 이 계통을 메티실린 내성 황색포도구균(MRSA)이라고 합니다.
약물 내성을 갖는 유전자들은 다음 박테리아 세대에게 유전되거나 심지어 다른 박테리아 종에게도 전달될 수 있습니다.
항생제는 더 자주 사용할 수록 더 많은 내성 박테리아를 유발합니다. 따라서 전문가들은 의사들이 필요한 경우에만 가능한 최단 시간 동안 항생제를 사용하도록 권장합니다. 특히, 의사들은 감기나 독감과 같은 바이러스로 인한 감염이 아닌, 박테리아로 인한 감염에만 항생제를 처방해야 합니다. 단순한 기침 및 감기 증상을 보이는 사람들과 같이 박테리아 감염 대상자가 아닌 사람에게 항생제를 사용하는 것은 치료에 전혀 도움이 되지 않을뿐더러 오히려 내성 박테리아가 생성되도록 돕는 일입니다. 지금까지 항생제가 너무도 흔하게 사용(및 남용)되어 왔기 때문에 대다수의 박테리아들은 특정 항생제에 내성을 갖고 있습니다.
내성 박테리아는 사람 간에도 전염될 수 있습니다. 내성 박테리아의 국제적 이동은 꽤 흔하게 발생하고 있기 때문에 내성 박테리아는 단시간 안에 세계 여러 곳에서 확산될 수 있습니다. 특히 병원 내에서 발생하는 박테리아의 확산은 주요 우려 사항입니다. 병원에서는 항생제가 필요한 경우가 잦으며, 병원 관계자들과 방문자들이 적절한 위생 절차를 엄격히 따르지 않을 경우 박테리아가 확산될 수 있기 때문에, 내성 박테리아는 병원에 흔히 존재합니다. 또한 수많은 입원 환자들은 면역체계가 약하기 때문에 감염에 더욱 취약합니다.
내성 박테리아는 동물에 의해 사람에게 확산될 수도 있습니다. 항생제는 성장을 방해하거나 질병을 유발할 수 있는 감염 예방의 목적으로 건강한 동물들에게 정기적으로 사용되는 경우가 많기 때문에 내성 박테리아는 흔히 농장 동물들의 신체에 기생합니다. 많은 국가들은 다음 위험을 줄이기 위해 동물에서 항생제 사용을 금지했습니다.
동물성 식품으로 내성 박테리아 섭취
동물과의 접촉을 통해 내성 박테리아에 감염
동물성 식품으로 항생제에 노출