[강신종 쌤의 '재미있는 과학이야기' (35)] 세균과 항생제

병원체는 바이러스·세균·곰팡이로 나뉘죠
항생제 오남용으로 병원체 내성이 생겨요

고혈압, 당뇨병 등의 질병은 생활 방식이나 유전 등이 원인이 되어 나타나지만 다른 사람에게 전염되지 않는 비감염성 질병이다. 반면 감염성 질병은 외부에서 침입한 병원체(Pathogen)에 의해 나타나고 다른 사람에게 전염될 수 있다. 감기, 결핵 등이 감염성 질병이다. 감염과 비감염성 질병을 구별하는 포커스(focus)는 병원체의 유무로 볼 수도 있는 것이다. 병원체는 “병의 원인이 되는 본체”로 바이러스, 세균, 원생동물, 곰팡이, 프라이온 등이 있다.

플레밍

페니실린은 최초 항생제

바이러스는 숙주(Host)에 의존해 살아가는 병원체이며, 핵산과 단백질로 구성되어 있다. 바이러스의 크기는 세균보다 작다. 바이러스가 숙주 세포 안에서 증식하여 세포가 정상적인 기능을 하지 못하게 하며, 세포 밖으로 나올 때 숙주 세포를 파괴하여 질병을 유발한다. 바이러스에 의한 질병으로 감기, 독감, 천연두, AIDS 등이 있다. 바이러스 감염에 의한 질병은 치료가 어렵고 치료 효과도 낮다. 이 때문에 바이러스에 의한 질병은 예방이 가장 중요하다.

세균은 단세포 원핵생물로 세균에 의한 질병은 파상풍, 식중독, 결핵 등이 있다. 원핵생물은 세포벽을 이루는 주성분인 ‘펩티도글리칸(Peptidoglycan)’을 갖고 있다. 또한 효소가 있어 스스로 물질 대사를 하며 하나의 독립된 세포로 숙주 없이 살아갈 수 있다.

주로 결핵, 식중독 등 세균 감염이 생긴 경우 의사의 처방을 받아 약을 섭취하게 되는데 이를 ‘항생제(Antibiotics)’라 한다. 우리가 자주 먹는 마늘, 생강 등은 천연 항생제이다.

항생제 내성은 국제 문제

1928년 영국의 과학자 플레밍(Alexander Fleming)에 의해 발견된 ‘페니실린(Penicillin)’은 최초의 항생제이다. 항생제의 발견과 인간의 수명 연장과는 무관하다고 할 수 없다. 그러나 항생제는 “UN(유엔), WHO(세계보건기구), FAO(세계식량기구)와 같은 국제기구와 G20 등 주요 국제회의에서 항생제의 내성을 주요 의제로 다루고 있을 만큼 인류의 생존과 지속가능한 발전을 위협하는 글로벌(Global) 보건 분야의 최우선 과제로 꼽히고 있다.”

그 이유는 항생제의 무분별한 사용 증가로 인해 내성 세균이 출현하기 때문이다. 또한 내성 세균의 출현은 다윈(Charles Robert Darwin 1809~1882)의 ‘자연선택설’로 설명할 수 있다. 세균 중에서 일부는 유전적 변이에 의해 항생제에 내성을 갖게 변이가 일어난다. 이때 항생제를 복용하면 자연선택에 의해 내성이 없는 세균은 죽고, 내성이 있는 세균은 생존하여 번식한다. 항생제를 계속 사용하면 항생제 내성이 있는 세균으로만 이루어진 집단이 형성되며 진화하게 되는 것이다.

항생제를 자주 사용하면 항생제의 효과가 줄어들게 되며 결국은 더욱 강력한 항생제가 있어야 질병 치료가 가능해질 것이다. 이로 인해 단순한 상처로 인한 세균 등의 감염으로도 생명이 위태로운 상황이 될 수 있다는 것이다.

말라리아, 아메바성 이질 등의 병원체는 원생생물이다. 열대 지역 등에서 모기나 곤충을 매개체로 인체에 들어와 증식하면서 독소 분비 혹은 세포 파괴로 질병을 유발하게 된다.

무좀은 곰팡이

무좀, 만성 폐질환 등의 병원체는 곰팡이다. 곰팡이는 다세포 진핵 생물로 인체의 피부에서 번식하며 포자가 소화기관이나 호흡 기관을 통해 인체 내로 들어와 질병을 유발한다.

지금까지 감염성 질병을 유발하는 병원체에 대하여 알아봤으며 특히 현재는 세균 감염에 의한 질병 치료제인 항생제의 오남용으로 내성 세균이 출현하였고, 이를 자연선택설로 설명할 수 있었다. 우리는 내성 세균의 위험성을 인지하고 의사 처방에 의한 올바른 항생제 사용이 우리의 건강을 지키기 위해 필요한 생활 습관임을 깨달아야 한다.

■ 이 글은 고등학교 1학년 학생들이 읽기 쉽도록 통합과학 교과서 내용을 중심으로 구성되었다. 이번 호는 교과서 Ⅲ 단원인 ‘변화와 다양성’ 중에서 생명의 다양성을 이야기하고 있다. “변이와 자연선택에 의한 진화의 원리를 이해하고, 항생제나 살충제에 대한 내성 세균의 출현을 추론할 수 있다”는 성취 기준을 중심으로 변이와 자연선택에 의한 진화를 설명하고 있다.

강신종 < 용화여고 교사 >