How big is 대장균?

Escherichia coli, 줄여서 E. coli라고도 하는 대장균은 사람과 동물의 장에 사는 막대 모양의 세균이다. 전형적인 대장균 세포는 길이가 약 2마이크로미터, 너비가 약 1마이크로미터이다. 1마이크로미터는 1미터의 100만분의 1이다. 대장균은 대부분의 종류가 해롭지 않지만, 일부는 사람에게 병을 일으킬 수 있다.

크기

대장균은 양쪽 끝이 둥근 아주 작은 원통 모양이다. 생물학자들은 수년간 광학현미경과 전자현미경으로 측정한 결과를 바탕으로, 길이 2마이크로미터에 너비 1마이크로미터를 대략적인 기준으로 삼는다. 이 크기의 세포는 부피가 약 1세제곱마이크로미터이고 질량이 약 1피코그램, 즉 1조분의 1그램이다.

크기는 세균이 얼마나 빠르게 자라느냐에 따라 달라진다. 영양분이 더 풍부한 먹이를 받은 세포는 더 빨리 자라고 더 크다. 건조 질량으로 보면, 24분마다 분열하는 세포는 100분마다 분열하는 세포보다 질량이 거의 6배에 이른다. 한 전자현미경 연구에서는 약 1시간에 한 번 분열하는 세포의 길이가 1.94~2.72마이크로미터였다.

각 세포는 일생 동안에도 길이가 변한다. 길어지다가 가운데에서 잘록해지며 둘로 나뉜다. 평균적으로 새로 생긴 세포는 모세포가 분열 직전에 도달한 길이의 절반에서 출발한다.

크기 비교

대장균 세포 약 40~50개를 끝과 끝을 맞대어 한 줄로 늘어놓으면 사람 머리카락의 굵기만큼 되며, 그 굵기는 80~100마이크로미터이다.
대장균 세포 약 4개를 끝과 끝을 맞대어 한 줄로 늘어놓으면 적혈구의 지름에 이르며, 적혈구의 지름은 약 7.5마이크로미터이다.
대장균 세포를 키가 1.7미터인 사람의 키로 확대한다면, 사람 머리카락은 굵기가 68~85미터일 것이다.
길이가 약 1.5마이크로미터인 거대 바이러스 Pithovirus sibericum의 입자는 대장균 세포 길이의 약 4분의 3이다.

대장균이 사는 곳

대장균은 환경, 음식, 물, 사람과 동물의 장을 비롯해 여러 곳에서 발견된다. 대부분의 종류는 건강한 장의 정상적인 구성 요소이다. 그곳에서 대장균은 음식물을 소화하고, 비타민을 만들고, 해로운 병원균을 막는 일을 돕는다.

그러나 일부 종류는 설사, 요로 감염, 폐렴 같은 질병을 일으킨다. 사람은 오염된 음식이나 물에 든 이 세균을 삼키거나, 동물이나 다른 사람과 접촉해서 감염될 수 있다.

대장균이 자라고 움직이는 방식

대장균은 둘로 나뉘어 번식하며, 이 과정을 이분법이라고 한다. 가장 좋은 실험실 조건에서는 개체군이 빠르면 20분 만에 두 배가 될 수 있다. 이 속도라면 이론상 세포 하나가 10시간 만에 10억 개가 넘게 늘어날 수 있다.

세포는 편모를 이용해 헤엄친다. 편모는 표면 곳곳에서 뻗어 나온 뻣뻣한 나선형 가닥으로, 프로펠러처럼 돈다. 편모가 한쪽 방향으로 돌면 한데 뭉쳐 세포를 앞으로 밀어낸다. 반대 방향으로 돌면 흩어지고, 세포는 이리저리 구르며 새로운 방향으로 몸을 돌린다.

출처

How big is an E. coli cell and what is its mass?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
Cell length (BNID 100001). BioNumbers, Harvard Medical School, citing Grossman, Ron and Woldringh, Journal of Bacteriology, 1982.
Cell-size control and homeostasis in bacteria. Taheri-Araghi et al., Current Biology, 2015.
About E. coli Infection. Centers for Disease Control and Prevention, 2024.
How Microbes Grow. In Microbiology. OpenStax, 2016.
Unique Characteristics of Prokaryotic Cells. In Microbiology. OpenStax, 2016.
How big is a human cell?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. Legendre et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures (BIPM).