[소소한책읽기] 바이러스 - 지구의 숨은 권력자

바이러스

우리가 알아야 할 지구의 숨은 권력자, 101가지 바이러스에 관한 모든 것

Virus by Marilyn J Roosinck

바이러스의 다양성을 배우는 목적은 치명적인 유행병이 어떻게 돌기 시작하고 무엇에 취약한지 알아야 하기 때문이다. 과학자들은 새로운 바이러스를 발견하면 이 중 일부를 살균의 용도로 또는 유전자 전달체로, 심지어 나노 물질 제조 수단으로 활용하려고 든다.

바이러스는 사람을 비롯한 모든 생명체에 감염할 수 있다. 그런데 대부분이 질병을 유발하지 않는다는 사실을 아는가? 바이러스는 말 그대로 지구 생명 역사의 일부다. 하지만 정확한 바이러스의 기능은 여전히 많은 부분이 미스터리로 남아 있다.

 

바이러스란 무엇인가?

바이러스는 명확한 정의를 내리기 쉽지 않다. 적합한 정의를 찾았다 싶으면 누군가 정의를 벗어나는 신종 바이러스를 발견한다. 그러면 거기에 맞춰 새로운 정의를 내려야 한다

감염성 물질인 바이러스는 일반적으로 단백질 외피 안에 유전물질이 들어있는 형태로 숙주 세포에 침투한 뒤 세포 대사 도구를 끌어들여 새끼 바이러스를 복제하게 한다. 우리는 바이러스를 세포라고 여기지만, 바이러스는 세포가 아니다.

네덜란드 토양미생물학자 마르티뉘스 베이에링크 Martinus Beijerinck는 세균보다 크기가 작은 신종 감염성 물질 때문에 질병이 퍼진다고 확신하고 이 존재를 살아있는 액체 전염성 물질이라는 뜻의 라틴어 콘타쥼 비붐 플루이둠contagium vivum fluidum이라고 불렀다. 나중에 라틴어로 독이라는 뜻의 바이러스virus라는 단어를 사용했다.

베이에링크가 담배 모자이크바이러스 Tabacco mosaic virus를 발견하면서 바이러스 연구가 봇물 터지듯이 이뤄졌다.

1915년 영국 미생물학자 프레디릭 트워트 Frederick Twort가 세균이 바이러스에 감염될 수 있다는 사실을 발견하면서 바이러스 연구에 가속이 붙었다. 그 무렵 프랑스계 캐나다인 세균학자 펠릭스 데렐 Felix d’Herelle은 세균을 잡아먹는 존재라는 의미의 박테리오파지bacteriophage를 찾아냈다.

1970년대에는 레트로바이러스retrovirus를 발견했다. 레트로바이러스의 발견으로 유전학의 풍경은 심오해져 버렸다.

바이러스 이름 명명법

국제바이러스분류위원회 ICTV(International Committee on Taxonomy of Virus)는 바이러스 명명법을 표준화하고자 설립됐다. ICTV는 라틴어 명칭과 종, 속, 과, 목을 표기하는 복잡한 명명 체계를 발전시켜왔다. 종명과 속명은 바이러스를 처음 서술한 바이러스학자들이 결정한다. 높은 목에 속하는 명칭일수록 속명의 파생어를 사용하거나 그리스어 또는 라틴어 단어를 참조하여 정한다.

 

바이러스 분류

데이비드 볼티모어는 바이러스가 메신저 RNA(mRNA)를 생성하는 방법을 바탕으로 바이러스 체계를 개발했다.

바이러스는 게놈 유형 이외에도 게놈의 구성 방식에 따라 다양하게 분류된다.

 

바이러스 복제

1군 바이러스 – 볼티모어 분류체계에 속한 바이러스들은 유형마다 다양한 전략으로 복제한다.

2군 바이러스 – 대부분의 1군 바이러스와 마찬가지로 2군 바이러스도 핵에서 복제한다. 하지만 1군 바이러스와 달리 2군 바이러스는 식물에 감염하는 유형의 바이러스도 있다.

3군 바이러스 – 3군 바이러스는 복제에 숙주의 중합효소를 사용하지 않는다. 이 바이러스들은 이중가닥 RNA 형태로 세포 속으로 들어간다.

4군 바이러스 – 4군 바이러스는 양성 단일가닥 RNA 게놈이 있다. 3군 바이러스와 마찬가지로 4군 바이러스는 전체 생활사를 숙주의 세포질에서 보낸다. 4군 바이러스는 자신의 게놈을 이용하여 복제에 필요한 효소를 먼저 복제한다.

5군 바이러스 – 단일가닥 RNA 게놈이 있지만 mRNA와 극성이 반대다. 게놈 일부는 양성이고 일부는 음성이다.

6군 바이러스 – 레트로바이러스인 6군 바이러스도 단일가닥 게놈이 업다.

7군 바이러스 – 파라레트로바이러스pararetrovirus라 불린다. 레트로바이러스와 마찬가지로 역전사 효소를 이요하지만 DNA 게놈이 있다.

바이러스는 게놈 복사 과정 없이 한 번에 수백 개를 복제한다. 일부 바이러스는 감염주기 1회마다 수천억 개씩 복제할 수 있다

바이러스 포장

바이러스 복제가 이뤄지면 포장해서 바이러스 입자 형태를 갖춘 다음 다른 세포 또는 숙주에게 보낸다. 이런 포장이 바이러스 게놈을 보호하고, 새로운 세포들에 들어갈 수 있는 통로가 된다.

 

바이러스 전염

바이러스는 다양한 방법으로 한 숙주에서 다른 숙주로 이동한다. 전염 유형은 2가지다. 한 개체의 숙주에서 다른 숙주로 이동하는 수평감염과 부모 세대에서 자손 세대로 이동하는 수직감염이다.

수평감염은 감염 숙주의 호흡을 통해 바이러스를 공기 중으로 배출하거나 바이러스가 들어 있는 공기 비말 입자와 접촉해서 이뤄진다. 또한 바이러스는 직접적인 신체 접촉으로 퍼질 수도 있다.

중간숙주나 감염 매개체를 사용하는 바이러스가 많다. 신종 질병의 생활사를 밝히고 질병 퇴치법을 찾으려면 매개체의 기능을 이해해야 한다. 특히 바이러스에 새로운 매개체가 생기면, 이 매개체는 질병이 발생할 때 매우 중요한 요인으로 작용한다.

 

바이러스 생활 형태

바이러스는 숙주와 밀접한 관계를 맺으며, 생활사의 매단계마다 숙주세포에 전적으로 의존한다.

바이러스가 숙주에 되도록 피해를 적게 주면서 숙주세포를 이용하려면 숙주와 바이러스는 안정적인 관계를 유지해야 한다. 바이러스가 숙주에게 질병을 유발한다면 숙주가 바이러스 서식지로서 재구실하기를 기대할 수 없다. 바이러스가 숙주에게 심한 병증 또는 사망을 가져오는 것은 바이러스가 숙주에 적응할 기회를 가지기 전 상태로, 숙주와 바이러스의 관계가 여전히 극도로 불안한 과도기에 있다는 징후다.

면역

모든 세포 생명체는 고유한 유형의 면역체계가 있어서 바이러스 감염을 예방하거나 감염한 후 회복을 촉진할 수 있다. 면역 유형은 크게 선천성과 획득성으로 나뉜다.

바이러스는 세포 내부에 잠복해 있다가 숙주가 알아채지 못하도록 천천히 복제한다. 바이러스는 숙주 세포처럼 행동해서 침입자로 인식하지 못하게 하거나 면역세포를 파괴함으로써 바이러스 방어 체계 그 자체를 무력화한다.

식물은 면역체계가 아주 다르다. 때로는 바이러스와 숙주 그 자체에만 국한하여 선천면역이 작동한다.

곤충에서는 동물의 선천면역과 유사한 반응이 자주 보인다. 식물과 마찬가지로 균류도 바이러스에 감염된다.