박테리아를 감지하는 휴대용 기기는 이미 존재합니다.

러트거스 대학교 연구진은 다양한 종류의 박테리아를 감지 및 식별하고, 항생제에 대한 감수성을 측정하고, 심지어 산호초에 서식하는 조류의 구성까지 분석할 수 있는 독특한 휴대용 장치를 개발했습니다. 과학자들은 이 발명품을 과학 잡지인 Scientific Reports에 발표했습니다.

"우리의 목표는 세포 구조 상태를 측정하는 새로운 방법을 개발하는 것이었습니다. 이 방법은 값비싸고 구하기 어려운 유전체 장치를 사용해서는 안 됩니다."라고 러트거스 대학교 환경생물과학대학 생화학 및 미생물학 박사이자 프로젝트 리더 중 한 명인 데바시시 바타차리아는 말합니다. "이 새로운 기술을 사용하면 살아있는 구조물을 실험실로 보내지 않고도 그 상태에 대한 결론을 신속하게 도출할 수 있으며, 이는 다양한 생태계 구성원들의 스트레스 수준을 시급히 지표화하는 데 도움이 됩니다."

프로젝트 초기부터 이 기술에 대한 연구는 다양한 미생물, 특히 단세포 조류에 대한 수온의 오염도와 영향 정도를 평가하는 것을 목표로 시작되었습니다. 이러한 측면에서 이 장치는 세포 구조가 스트레스 상태에 있는지, 그리고 무엇이 문제인지 신속하게 파악할 수 있도록 했습니다. 핵심은 미생물이 머리카락보다 직경이 훨씬 작은 미세한 통로를 순차적으로 통과하는 것입니다. 이 과정에서 장치 내부에 형성되는 복잡한 전기 저항 지표가 측정됩니다. 결과 값은 미생물의 크기와 물리적 상태, 즉 세포 스트레스 수준을 반영하는 요인을 반영합니다.

과학자들은 전기 저항 측정이 단일 세포와 전체 개체군 모두에 적용될 수 있음을 입증했습니다. 연구진은 이 장치를 사용하여 산호초에 서식하는 다양한 미생물과 조류의 항생제 내성을 측정할 것을 제안합니다. 이를 통해 석회질 유기 지질 구조의 상태를 모니터링할 수 있을 것입니다.

산호초는 세계 해양에서 가장 밀도가 높은 생태계 중 하나입니다. 산호초에 서식하는 생물 종의 수는 100만 종에 달하며, 때로는 이보다 더 많기도 합니다. 이는 단세포 조류(공생체)의 존재 때문이며, 이들의 광합성 활동은 연중 중단 없이 지속됩니다. 오늘날 이러한 생태계의 상황은 과학자들을 불안하게 만들고 있습니다. 산호초 연구와 모니터링에 막대한 과학 자원이 투입되고 있기 때문입니다.

새로운 과학적 발전과 관련하여 과학자들은 아직 휴대용 장치를 다른 목적, 특히 의료 목적으로 사용할 수 있을지에 대한 예측을 내리지 않고 있습니다.

새로운 개발에 대한 자세한 내용은 www.nature.com/articles/s41598-020-57541-6 기사에서 확인할 수 있습니다.