[과학과 놀자] 신종 질병의 주요 원인은 동물이 옮긴 바이러스…박쥐가 품은 130여종 중 60종 전파돼 병 일으켜

(81) 끊이지 않는 변이 바이러스의 출현

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2019년 12월 이후 지금까지 전 세계에서 지속되고 있는 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19)은 SARS-CoV-2라는 바이러스로 인해 발생하는 중증 호흡기증후군이다. 지금도 알파(α) 베타(β) 감마(γ) 델타(δ) 오미크론 등 다양한 변이 바이러스가 나타나 사회 전반에 걸쳐 많은 혼란과 우려를 낳고 있다.

사실 후천성면역결핍증(AIDS)을 일으키는 HIV, 1만8449명의 사망자를 낸 신종플루바이러스, 2002년에 발생한 신종 전염병을 일으킨 사스 코로나바이러스, 치사율이 50~90%에 달하는 에볼라바이러스와 같은 신종 바이러스가 출현할 때마다 인류 사회는 충격과 혼란을 겪었다. 신종 바이러스는 어떻게 나타나 심각한 질병을 일으키는 것일까.

바이러스는 세균과 달리 세포의 구조나 생명 유지와 관련한 화학 반응 기구(예: 효소)를 갖추지 못한 채 유전체와 이를 둘러싼 단백질 껍질(capsid)로 이뤄진 감염체로 매우 작고 단순하다. 독감바이러스나 코로나바이러스 같은 동물 바이러스는 막으로 된 외피가 캡시드를 둘러싸기도 한다. 그래서 바이러스는 숙주세포를 떠나서는 스스로 그 수를 늘릴 수 없고, 생명 활동을 수행할 수도 없다. 바이러스는 대장균과 같은 세균과 비교하면 50~100분의 1 정도 크기다. 세균이 라면 상자만 하다면 바이러스는 사각 반지 케이스만 하다고 할 수 있다.

바이러스 표면에 있는 단백질과 숙주세포의 외부에 있는 특이적인 수용체 분자 사이에는 열쇠와 자물쇠 같은 상호작용이 일어나며, 이런 작용에 의해 바이러스는 숙주세포를 인식한다.

따라서 각각의 바이러스는 감염시킬 수 있는 숙주가 제한돼 있는데, 이 같은 특성을 바이러스의 숙주범위라 부른다. 웨스트나일바이러스(West Nile virus) 말뇌염바이러스(equine encephalitis virus) 같은 바이러스는 숙주범위가 넓어 모기, 새, 말, 인간처럼 다양한 생명체를 감염시킬 수 있는 반면 홍역바이러스는 숙주범위가 좁아 사람만 감염시킬 수 있다. 특정 조직만 감염시키는 바이러스도 있는데 상기도의 점막세포층만 감염시키는 감기바이러스나 일부 백혈구만 감염시키는 HIV가 그 예다.

바이러스는 유전체를 이루는 유전물질의 종류에 따라 DNA 바이러스 또는 RNA 바이러스로 구분할 수 있다. 코로나바이러스는 단일 가닥 RNA로 이뤄진 RNA 바이러스다. 신종 바이러스의 출현은 바이러스의 유전체와도 관련이 있는데 신종 바이러스가 새롭게 나타는 과정에 대해 알아보자.

신종 바이러스와 관련한 새로운 바이러스 질병은 다음 세 가지 과정이 서로 관여해 나타난다.

첫 번째는 기존 바이러스에 돌연변이가 발생하는 과정이다. DNA 복제에 관여하는 DNA 중합효소와 달리 RNA 중합효소는 RNA를 합성하는 과정에서 오류를 교정하지 않는다. 이 때문에 RNA 바이러스의 경우 RNA 유전체가 복제될 때 돌연변이 발생이 DNA를 복제할 때보다 매우 높게 나타난다.

두 번째 과정은 세계 여행의 확산, 혈액 투석, 개방적인 성생활, 정맥 주사 남용 같은 과학기술 발전과 사회 변화에 따른 것이다. 작고, 격리된 인간 집단에서만 전파되던 바이러스 질병이 과학기술과 사회 변화 이후 세계적으로 유행하게 된 것이다.

세 번째 과정은 다른 동물에 존재하던 바이러스가 사람에게 전파되는 것이다. 과학자들은 이런 방식이 사람에게서 나타나는 신종 질환의 4분의 3가량을 차지하는 것으로 추정하고 있다. 동물이 특정한 바이러스를 몸에 지니고 이를 전파시킬 수는 있어도 병에 걸리진 않는 경우가 있다. 이런 동물을 해당 바이러스의 자연 저장고라 한다. 예를 들어 박쥐 몸속에는 130여 종의 다양한 바이러스가 있으며, 이 중 60여 종의 바이러스가 사람에게 전파돼 병을 일으킨다.

인류의 문명이 발전하고 숲을 포함한 자연이 인간에게 정복되면서 인류는 바이러스의 자연 저장고 역할을 하는 동물과 더 자주 접촉하게 될 것이고 이는 신종 바이러스의 출현 빈도를 높일 것이다. ‘단계적 일상회복(위드 코로나)’을 꿈꾸는 이때 자연과의 공생에 대한 불편한 진실을 마주할 용기가 필요하다고 생각한다. √ 기억해 주세요

임혁 문정고 교사

바이러스 표면에 있는 단백질과 숙주세포의 외부에 있는 특이적인 수용체 분자 사이에는 열쇠와 자물쇠 같은 상호작용이 일어나며, 이런 작용에 의해 바이러스는 숙주세포를 인식한다.
따라서 각각의 바이러스는 감염시킬 수 있는 숙주가 제한돼 있는데, 이 같은 특성을 바이러스의 숙주범위라 부른다. 웨스트나일바이러스(West Nile virus) 말뇌염바이러스(equine encephalitis virus) 같은 바이러스는 숙주범위가 넓어 모기, 새, 말, 인간처럼 다양한 생명체를 감염시킬 수 있는 반면 홍역바이러스는 숙주범위가 좁아 사람만 감염시킬 수 있다.