[긴급 해부]신종 코로나 바이러스-(1) 바이러스의 역사

코로나바이러스는 RNA가 유전체를 이어가는 RNA 바이러스

이일영 칼럼니스트 | 기사입력 2020/02/04 [10:24]

[긴급 해부]신종 코로나 바이러스-(1) 바이러스의 역사

코로나바이러스는 RNA가 유전체를 이어가는 RNA 바이러스

이일영 칼럼니스트 | 입력 : 2020/02/04 [10:24]

 

▲ 신종 코로나 바이러스 방역 장면     © 브레이크뉴스

 

신종 코로나 바이러스 감염이 세계를 덮치고 있다. ‘코로나바이러스’(Coronavirus)란 전자현미경에 나타나는 바이러스 표면에 돌출된 왕관 형태에 빗대어 라틴어로 왕관(corona)을 뜻하는 어원에서 코로나 바이러스로 이름 되었다. 모든 생물은 대체로 DNA로 유전 정보를 구성하고 있다. 그러나 코로나바이러스는 RNA가 유전체를 이어가는 RNA 바이러스이다.

 

이를 쉽게 설명하면 생명체 유전자의 구성 물질은 유전 정보를 담고 있는 내용과 같은 DNA와 유전자 정보를 서로 맺어주는 매개의 역할을 하는 방법과 같은 RNA로 구성되어있다. 이에 RNA 바이러스는 유전정보 DNA가 없고 방법인 RNA를 가지고 있어 다른 생물의 세포를 이용하여 유전체를 이어간다는 것이다. 독감과 홍역 바이러스와 C형간염 그리고 에이즈와 같은 바이러스가 RNA바이러스이며 B형간염과 헤르페스와 수두는 DNA 바이러스이다. 여기서 DNA 바이러스는 그 변이(진화)가 많지 않아 백신 개발이 쉽지만, RNA 바이러스는 변이(진화)가 크고 강하여 해당 숙주가 바뀌면서 강력한 병원체로 돌변하여 백신 개발에 많은 시간이 소요된다. 나아가 이와 같은 바이러스(Virus)는 기생하는 숙주의 종류가 크게 동물과 식물 그리고 세균으로 분류된다.

 

이와 같은 ‘코로나바이러스’는 1930년대 초에 중증의 간염 증상을 가진 쥐에서부터 전염성 기관지염이 걸린 닭과 전염성 위장염에 걸린 돼지에서 발견된 이후 소와 돼지와 같은 동물에서는 설사를 유발하고 닭과 같은 조류에서 호흡기 질환을 일으키는 것으로 규명되었다.

 

이와 같은 ‘코로나바이러스’가 변이되어 인체에 감염을 일으켜 사람에게 발견된 것은 2003년 4월 중국에서 시작된 치사율 10%를 나타내었던 중증 급성 호흡기 증후군 이른바 사스(SARS)였다. 이와 같은 사스는 박쥐에서 사향고양이를 통하여 인체에 감염된 것으로 알려졌다. 그러나 최근에 발표된 연구에 의하면 홍콩과 중국 일부 지방에 서식하는 관박쥐(Rhinolophus)류가 숙주동물로 연구되었다.

 

이후 1976년 아프리카 콩고 에볼라 강 유역에서 처음 확인되어 2014년 기니에서 집단으로 발병하면서 서아프리카와 영국과 미국까지 급속하게 퍼졌던 에볼라 바이러스(Ebola virus) 또한, 그 본체 숙주는 명확하게 규명되지 않았지만, 대체로 원숭이와 과일박쥐를 중간 숙주로 보고 있다. 이어 2015년 중동 지역과 우리나라를 강타한 중동 호흡기 증후군 메르스(MERS) 또한, 박쥐에서 새롭게 변이된 바이러스가 낙타를 통하여 인체에 감염된 것이었다.
 
이와 함께 1994년 호주에서 말과 사람에게 출혈성 폐렴을 일으켰던 헨드라 바이러스(Hendra virus)의 원인 또한, 호주와 파푸아뉴기니에 서식하는 큰 박쥐(fruit bats)로 추정하였다. 이어 1998년 9월 말레이시아에서 100명의 사망자를 냈던 뇌염의 신종 바이러스 니파바이러스(Nipah virus) 감염도 돼지에서 감염된 것으로 알려졌지만, 서식지를 잃은 박쥐의 바이러스에 의한 감염이거나 방글라데시와 인도네시아에서 연구된 과일박쥐에 오염된 과일을 먹은 돼지의 감염으로 연구되었다.

 

이어 이번에 발병한 우한 폐렴으로 부르는 신종 코로나바이러스 또한, '큰 박쥐'에서 발견되는 HKU9-1 바이러스를 조상으로 변이된 점은 박쥐에 대한 많은 이야기를 헤아리게 한다. 이와 같은 박쥐는 무려 137종의 바이러스를 가지고 있는 동물로 그중 61종의 바이러스가 동물과 사람이 공통으로 감염되는 바이러스이다. 이처럼 지구상의 생명체에서 유일하게 날아다니는 포유류 동물 박쥐가 오늘날 인류를 공포의 위협으로 몰아가는 주범이 된 배경에 대하여 필자는 상세하게 살펴볼 생각이다.

 

현재 이와 같은 인간에게 감염되는 코로나바이러스는 이번 신종 코로나바이러스(2019-nCoV)에 이르기까지 7종의 변이종이 생겨났다. 여기서 유의 깊게 살펴볼 대목이 있다. 이와 같은 코로나바이러스의 변이(진화)에 대한 과정이다. 이는 생명체 바이러스가 숙주에 기생해야 생존하는 까닭으로 생존을 위하여 끝없는 변이(진화)를 거듭한다는 사실이다.

 

이와 같은 과정에서 숙주의 몸 밖으로 배출된 바이러스는 생존 기간이 짧아 숙주와 기생하여야 하는 공생 시스템이 마치 오늘날 첨단 과학의 꽃인 인공지능(AI)과 유사한 사실이다. 이는 바이러스가 자신의 강도를 숙주의 생명체 박쥐와 알맞게 조절하는 능력이 탁월하다는 것을 의미한다. 여기서 중시하게 되는 내용은 바이러스 숙주의 생명체인 박쥐 또한, 지구상의 생물 중에서 가장 첨단 과학적인 생체 능력을 보유한 동물이라는 사실이다.  

 

이에 대하여 잠시 살펴보면 박쥐는 초음파를 방출하여 그 파장을 분석하여 어두운 동굴 안에서도 주변의 지형과 사물을 꽤 뚫어보는 첨단 레이더와 같은 감지 시스템을 가지고 있다. 또한, 박쥐는 세상의 날 것 중에서 가장 자유로운 비행이 가능한 인공지능적인 항공역학을 보유하고 있다. 이와 같은 사실은 세계 과학자들이 오랫동안 박쥐의 비행능력을 연구하여 2007년 5월 11일 자 사이언스지에 게재하였던 ‘복잡한 항공역학을 추적할 수 있는 박쥐 비행에 대한 연구’ 논문에 잘 담겨있다.

 

이를 바탕으로 차세대 전투기 개발이 이루어지고 있는 사실에서 이와 같은 박쥐를 숙주로 하는 바이러스의 인공 지능과 같은 능력의 연관성도 결코 배제할 수 없는 상상력까지 생겨난다. 이는 바이러스가 강력해지면 그 전파력이 정비례로 강력해 지지만, 자신이 기생하여 살아야 하는 숙주 박쥐가 견딜 수 없어 죽게 되므로 이에 적합한 강도를 지능적으로 조절하는 점에서이다.

 

이와 같은 코로나바이러스의 감염은 현재까지 보고된 내용에 의하면 숙주세포의 세포막에 존재하는 특정 구조의 단백질과 성숙한 바이러스의 입자 비리온(virion)의 결합으로 시작된다. 현재까지 변이된 코라나 바이러스 7종은 바이러스마다 특정한 종의 숙주에게만 감염하는 종 특이성을 가지고 있다. 이와 같은 바이러스는 스스로가 완전한 생물체가 아니기에 혼자서는 생존도 그리고 유전자의 복제도 불가능하다. 이에 생물의 세포에 감염하여 생존하면서 자신의 유전자를 세포가 복제하도록 도우면서 더욱 강력한 돌연변이종을 만들어간다.

 

여기서 살펴지는 내용은 이렇게 점차 숙주인 박쥐의 내성을 키워 강력한 바이러스로 존재하게 될 가능성이다. 이와 같은 새롭게 변이(진화)하여 생겨나는 출현 바이러스와 약제의 내성으로 새롭게 변이된 에이즈와 같은 인간면역결핍바이러스(HIV)에 대한 새로운 변이는 오늘날 인류를 위협하는 가장 큰 적이 되고 있다. 이에 대한 근본적인 원인과 대책이 강구되어야 할 것이다.

 

이와 같은 여기서 바이러스(Virus)는 근본적으로 생물과 무생물의 구분이 모호한 특성을 함께 가지고 있다. 이와 같은 이야기를 심층적으로 헤아리려면 생물과 미생물에 대한 분자생물학에서부터 세균과 바이러스에 대한 역사적인 헤아림이 필요하다. 이웃 나라 일본의 분자생물학 연구로 잘 알려진 아오야마 가쿠인 대학의 ‘후쿠오카 신이치’(福岡伸一) 교수의 저서 ‘생물과 미생물 사이'를 읽어보면 이와 같은 내용에 대하여 매우 쉽게 쓰인 내용이 많다.

 

이어 역사적으로 살펴보아야 할 인물이 이탈리아의 시인이며 수학자이며 지리 천문학과 의학에 정통하였던 르네상스 시대의 석학 ‘지롤라모 프라카스토로’(1558-1620)이다. 그는 인류사의 역학에 대한 창시자로 매독의 전염 방식을 연구한 학자로 1546년 ‘전염병과 그 치료법’(On Contagion, Contagious Diseases and Their Cure)이라는 논문을 통하여 눈에 보이지 않는 전파가 가능한 작은 물질이 전염병의 원인임을 설파하며 미생물의 존재를 알렸다. 


이어 이탈리아 시인이며 의사였던 피사대학교 교수 프란체스코 레디(Francesco Redi. 1626-1697)는 실험 생물학의 창시자이며 현대 기생충의 아버지이다. 그는 1668년 ‘곤충에 관한 실험’이라는 저서를 통하여 고기를 파리가 접근하지 못하게 하면 그 고기가 부패하여도 구더기가 생겨나지 않는 사실을 밝혔다. 이를 바탕으로 자연발생설을 부정하였지만, 내장에서의 기생충은 자연적으로 발생한다는 사실을 언급하였다. 이와 같은 내용은 역사적으로 세균의 연구 과정과 연관된 내용으로 매우 중요하다.

 

이후 1886년 독일의 농업 화학자 ‘아돌프 마이어’(Adolf Mayer. 1843-1942)는 담배 식물의 모자이크병(mosaic disease)에 대한 논문을 발표하며 미세한 균에 의한 전염에 대하여 언급하였다. 이는 세균성 감염과 같이 식물 사이에 전염되는 사실을 처음으로 언급한 것이다. 그는 당시 광학 현미경으로 감염된 수액에서 미생물의 실체를 검증하려 하였지만, 당시 미세한 바이러스의 확인에 실패하였지만, 미생물에 의한 감염과 증상에 대한 연구를 남긴 선구의 인물이었다.

 

이어 러시아 생물학자 ‘드미트리 이바노프스키’(Dmitri Ivanovsky. 1864-1920)는 이와 같은 담배 식물 모자이크병의 연구를 통하여 세균보다 작은 감염을 일으키는 기생 생물의 병원체에 전염성이 있고 그 병원체는 기생하는 세포에서 늘어난다는 사실을 감지하였다. 이는 자연 식물에서의 바이러스 감염에 대한 최초의 연구였다.

 

이와 같은 독일의 농업 화학자 ‘아돌프 마이어’와 러시아 생물학자 ‘드미트리 이바노프스키’의 선구적인 연구를 바탕으로 네덜란드 식물학자로 미생물 연구에 천착한 ‘마르티누스 베이에링크’(Martinus Beijerinck. 1851~1931)는 1898년 담배 모자이크 질병이 미생물 박테리아균 보다 더욱 미세한 감염원에 의한 것임을 실험을 통하여 확인하였다. 당시 이와 같은 매개체를 여과성 바이러스(filterable viruse)로 전염체를 액상 전염성 바이러스(contagium vivium fluidum)명명하여 인류 최초의 바이러스를 규명하고 언급하였다. 이와 같은 그의 선구적인 업적은 인간의 질병이 아닌 식물의 감염 연구에 천착한 관계로 크게 부각되지 못하였다. 
 
이후 1931년 전자 현미경이 발명되면서 선구적인 연구를 바탕으로 1935년 미국 생화학자 메레디스 스탠리(Meredith Stanley. 1946-1904)에 의하여 최초로 담배모자이크병의 감염체 바이러스(TMV)의 분리에 성공하였다. 메레디스 스탠리는 당시 감염체 바이러스가 단백질임을 추정하였다. 이에 녹아있는 단백질 용액에 염분 농도를 가하여 침전시키는 방법인 염석법(鹽析法-Salting out)을 통하여 바이러스에 감염된 담뱃잎의 정제와 농축을 실험하여 바이러스를 규명하였다. 이와 같은 연구는 훗날 바이러스가 RNA(리보핵산)와 단백질로 구성되었음을 규명하게 되는 발판이 되었다.

 

이와 같은 역사에서 다시 살펴 가야 하는 내용이 있다. 앞에서 언급한 실험 생물학의 창시자인 이탈리아 피사대학교 프란체스코 레디 교수가 1668년 ‘곤충에 관한 실험’이라는 저서를 통하여 자연발생설의 부정과 함께 내장에서의 기생충은 자연적으로 발생한다고 기술한 사실이다. 이와 같은 내용은 세균의 헤아림과 연관된 내용으로 발생 생화학의 선구자인 영국의 생화학자 조지프 니덤(Joseph Needham. 1900-1995)의 연구로 이어졌다. 그는 중국의 고전과 과학 연구에 많은 시간을 보냈던 학자로 미생물 발생에 관한 연구를 통하여 오랜 역사의 자연발생설을 옹호하였다. 그러나 실험동물학의 창시자인 이탈리아의 박물학자 라차로 스팔란차니(Lazzaro Spallanzani. 1729-1799)는 수프를 고온에 가열하여 밀폐 용기에 두면 미생물이 생성되지 않는 실험을 통하여 니덤이 주장한 미생물 자연발생설을 반박하였다.

 

이와 같은 역사를 통하여 빠트릴 수 없는 인물들이 있다. 미생물학의 아버지로 평가받는 프랑스의 화학자 ‘파스퇴르’(Louis Pasteur, 1822-1895)와 세균학의 아버지 독일의 세균학자 ‘코흐’(Robert Koch. 1843-1910)이다. 파스퇴르는 1856년 포도주 발효 현상에 대한 연구에서 효모로 인한 정상적인 발효와 미생물에 의하여 생겨나는 비정상 발효를 규명하였다. 이어 1861년 모든 생물은 어버이와 같은 원형에서 생겨난다는 ‘생물 속생설’을 주창하였다. 이에 생물의 자연발생설을 바로잡으면서 미생물이 모든 질병의 원인임을 증명하여 1863년 저온살균법을 최초로 시행하여 미생물에 의한 질병 예방의 길을 열었다.  

 

이후 1875년 더욱 논리적인 살균법을 정립하였으며 닭 콜레라에서부터 식물과 동물의 탄저병에 이르는 여러 전염병 연구에 천착하여 1880년 닭 콜레라 전염병 예방 백신을 발견하였다. 이후 광견병 연구를 통하여 1885년 인체 예방주사에 성공하였다. 이는 세균에 의하여 감염되는 동식물의 전염병과 바이러스를 통하여 발병하는 광견병을 극복한 것으로 전염성 질병의 원인이 병원성 미생물이라는 사실을 규명한 것으로 인류사에 지대한 업적이었다.

 

이와 같은 파스퇴르와 함께 시대의 경쟁자로 인류의 공헌자로 큰 빛을 남긴 세균학의 아버지 독일의 세균학자 ‘코흐’는 1876년 최초로 탄저균의 실체를 규명하였으며 1882년 결핵균과 1884년 콜레라균을 발견하였다. 코흐는 모든 질병은 질병을 일으키는 미생물이 존재한다는 사실을 헤아렸다. 이에 특정한 미생물을 배양하는 방법으로 조수 페트리(petri)의 지혜로 우뭇가사리(한천)에 육즙과 같은 영양분을 섞어 굳힌 젤리 형태의 세균 배양기 ‘한천배지’(寒天培地)를 만들고 이와 같은 배지를 담는 실험 용기 페트리 접시(petri dish)를 만들어  다양한 세균 배양에 성공하였다. 

 

이와 같은 코흐는 병원균은 해당 질병을 앓고 있는 동물에게서 발견하여, 그 병원균을 순수배양으로 분리하며, 분리 배양한 병원균을 동물에 접종하면 같은 질병이 생겨나야 하고 이처럼 감염된 동물에서 다시 같은 병원균을 분리할 수 있어야 한다는 세균학 연구의 4원칙을 제시하였다.

 

이와 같은 세균(bacteria)과 바이러스의 관계는 오늘날 무한하게 발전한 현대의학에서도 끝없는 연구가 진행 중이다. 먼저 세균이 고유한 염색체 이외에 스스로 복제할 수 있는 작은 유전물질 플라스미드(plasmid)와 세포막(Cell Membrane) 중 일부가 다른 세포로 전이되면서 변이된 독립형 바이러스가 생성되었을 것이라는 설득력이 있는 연구까지 발표되었지만, 명확하게 규명되지 못하고 있다.

 

신종 코로나바이러스의 위협적인 확산은 세계를 덮치고 있지만, 발병국 중국에서조차 발병 경로와 원인마저 명확하게 헤아리지 못하고 있다. 14억 5천만에 이르는 세계 1위의 인구와 한반도의 44배로 미국과 캐나다에 이은 세계 3위의 국토를 가진 거대한 대륙 중국은 마침내 세계 각국에서 중국인 입국 금지라는 참담한 현실을 맞고 있다. 아직도 백신 개발은 많은 시간이 필요하며 첨단 문명을 누리고 있는 오늘날 세계 인류는 복면과 같은 마스크 하나로 신종바이러스와 대적하고 있다.

 

뉴스에 따르면 중국 광둥성 선전시의 제3 인민병원 간질환 연구소가 지난 1일 신형코로나 확진 환자의 대변으로 진행한 검사에서 신종 코로나바이러스 리보핵산(RNA) 양성 반응이 나왔다"면서 '대변과 구강 경로의 전염 가능성을 제기한 사실은 너무나 중요하다. 이에 대하여 지난 2003년 중국에서 시작된 중증 급성 호흡기 증후군 사스(SARS) 발병 때에 신속한 대응으로 확산을 막아 사스의 영웅으로 평가받았던 중국 공정원 원사 중난산(鐘南山)이 심중한 언급으로 이를 주지시켰다. 중난산은 ‘분변에서 바이러스가 발견되는지, 분변이 바이러스를 전염시키는지 극도의 경계가 필요하다면서 비말(침방울)이나 접촉을 통한 전염으로 알려진 신종 코로나바이러스가 대변-구강 경로 전염을 의미한 것으로 이는 이제까지의 방역체계와 함께 또 다른 대책이 강구되어야 하는 사실과 맞닿아 있는 내용인 까닭이다.   

 

이어 중난산은 신종 코로나바이러스에 대한 가장 주요한 대처는 '조기 발견과 조기 격리'라는 점을 강조하였다. 필자가 이와 같은 글을 쓰게 된 주요한 요인도 바로 가장 중요한 검역에 중점을 두어 오랜 역사에 담긴 이야기를 쓰려하였다. 그러나 먼저 설명되어야 할 내용이 많아 쓰려하였던 이야기 근처에도 미치지 못하고 다음 회로 미루며 많은 이야기를 장황하게 늘어놓고 말았다. 의학에 전문적인 입장이 아닌 세계의 오랜 역사를 헤아려온 상식으로 접근한 내용임을 헤아려주기 바란다.  이일영(한국미술센터 관장, 칼럼니스트 시인. artwww@naver.com)      

 

 


원본 기사 보기:브레이크뉴스

  • 도배방지 이미지

PHOTO
1/46