살아있는 미생물을 관찰하기 어려운 이유
로버트 훅이 최초로 현미경을 이용해 세포를 관찰한 이래로, 미생물을 살아있는 상태로 관찰하는 것은 과학자들의 오랜 꿈이었습니다. 그러나 광학현미경으로 관찰이 어려운 1-100 um 크기의 미생물을 살아있는 상태에서 관찰하는 것은 아직 가능하지 않습니다.
이들을 관찰하기 위해서는 전자현미경(Scanner Electron Microscopy, SEM)을 사용해야 합니다. 전자현미경에서 사용하는 전자의 파장은 전자의 에너지에 반비례하며 일반적으로 가시광선보다 매우 짧기 때문에 이를 통해 우리는 미생물을 관찰할 수 있습니다.
이들을 살아있는 상태로 관찰하는 것이 어려운 이유는 다음의 두 가지 문제 때문입니다. 첫 번째 이유는 전자현미경은 진공상태에서만 동작한다는 것입니다. 현미경에서 주사되는 전자가 공기 분자들에 의해 산란되지 않아야 하기 때문입니다. 그러나 진공에서 미생물이 가진 수분은 빠르게 증발하기 때문에 미생물들은 살아있을 수 없게 됩니다. 한 그룹은아주 작은 수증기 방울을 증발하지 않게 하고 그 안에 미생물을 둠으로써 이 문제를 해결해보려 하고 있습니다.
전자현미경의 또 다른 문제는 높은 에너지를 가진 전자가 미생물과 충돌하면서 미생물에게 직접적인 피해를 준다는 것입니다. 이것은 미생물의 입장에서는 초소형 원자폭탄을 맞는 것과 같습니다. 미생물의 생존은 얼마나 높은 에너지의 전자를 얼마나 많이 맞느냐에 영향을 받고 일반적으로 이들은 수 마이크로초(us)를 견딜 뿐입니다.
지난주 “미국 국립과학학회보(PNAS)”에는 살아있는 미생물을 탈수 방지막으로 감싸는 방법을 이용해 초파리 애벌레가 살아 움직이는 모습을 전자현미경으로 찍은 일본 하마마츠 대학의 연구가 실렸습니다. 이 연구는 “살아있는 미생물을 고해상도 전자현미경으로 관찰하다”라는 제목으로 전자현미경 분야의 혁신적인 연구로 소개되었습니다.
그러나 이 연구에서 두 번째 문제, 곧 전자의 에너지에 의한 미생물의 피해는 전혀 언급되지 않았습니다. 이들의 사진은 전자현미경으로서는 매우 낮은 해상도이며, 이것은 미생물을 적은 양의 전자에게만 노출시켰음을 의미합니다. 이 논문은 틀린 내용을 기록하지는 않았지만, 포함했어야 할 내용을 빠뜨린 논문입니다. 전자현미경으로 살아있는 미생물을 관찰하려면 여전히 많은 문제들을 풀어야 합니다. (Guardian)