[바이러스]를 입체적으로 이해하는 방법

바이러스와 감염증 - 에이즈, 에볼라 출혈열, 구제역, 조류 인플레인자… 감염증의 세계적인 대유행 ㅣ 뉴턴 하이라이트 Newton Highlight 92
뉴턴코리아 편집부 엮음 / 아이뉴턴(뉴턴코리아) / 2015년 3월

뉴턴하이라이트는 과학을 입체적으로 이해하는데 최고의 책이라 할 수 있다. 물론 전문가가 보기에는 다를 수 있겠지만 비전공자가 보기에는 이 보다 좋은 책을 찾기는 힘들다. 일단 그래픽으로 되어 있어 쉽게 이해할 수 있다는 장점이 있다.

SARS 유행이 끝나 SARS 코로나바이러스는 사라졌지만 안심할 수는 없다. 서아시아(중동)에서는 SARS 코로나 바이러스와 비슷한 바이러스인 'MERS 코로나 바이러스'를 주의해야 한다.(76쪽)

대한민국을 뒤흔들었던 MERS바이러스는 코로나바이러스의 종류로 알려있다. 코로나바이러스는 아래와 같이 생겼다.

메르스감염지도이다. 뉴턴하이라이트 다음판이 나오면 대한민국이 새빨갛게 표시될 것이다.

변이에 의해 내용이 바뀐 설계도를 바탕으로 새로운 바이러스가 만들어지면, 사람은 대항하기 어려워진다. 이렇게 해서 사람은 인플루엔자에 몇 번이고 감염되는 것이다. 변이가 많지 않은 경우를 계절성 인플루엔자라고 하며, 크게 변이한 경우를 신종 인플루엔자라고 한다.(54쪽)

왜 새로운 바이러스가 잇달아 나타나기 시작했을까? 야마노우치 박사는 '바이러스 자체는 갑자기 나타난 것이 아니다. 그 바이러스들은 예전부터 야생 동물의 몸 속에서 조용히 살고 있었다. 그 존재를 우리 인류가 알지 못하고 있었을 뿐이다."라고 말했다.

20세기 후반은 폭발적인 인구 증가에 따른 산림 파괴, 도시화 등 인간의 사회 활동이 대단히 활발해진 시대이다. 사람이 야생동물의 서식지에도 빈번히 들어가게 됨에 따라, 거기서 야생 동물을 숙주로 하던 바이러스에 감염된 것이다.(78쪽)

우리의 몸은 외계에서 침입하려는 병원체의 위협에 언제나 노출되어 있다. 바이러스나 세균은 눈이나 코, 소화관 등의 점막에서, 그리고 상처가 난 피부에서 틈만 생기면 몸속으로 침입하려고 한다. 그 위협으로부터 몸을 지켜 주는 메커니즘이 '면역'이다. 면역이란 자기 자신과 이물질을 구별하고, 이물질을 없애는 기능이라고 할 수 있다.

면역을 담당하는 몸속의 시스템 전체를 '면역계'라고 한다. 면역계는 이중의 방위 시스템으로 이물질의 침입을 막고 있다. 첫째는 외계의 침입자를 그것이 무엇이든지 없애는 시스템이다. 선천적으로 갖추고 있는 면역 기능이기 때문에 '자연 면역'이라고 불린다. 자연 면역은 이물질의 침입을 마근 최초의 방위선이며, 많은 이물질이 여기에서 사라진다. 외계와 접하는 피부나 점막이 자연 면역의 주된 전쟁터이다.

둘째는 몸속에 침입해 온 이물질을 판단하고 조준 사격으로 공격하는 시스템이다. 특정 이물질에 대해 강한 공격력을 가진 '항체'를 만들거나, 바이러스에 감염된 세포를 공격해 파괴하는 세포를 만들어서 효과적으로 이물질을 없앤다. 이것은 일단 적의 침입을 받으면 없애는 효과가 강해지므로 '획득 면역'이라고 불린다. 획득 면역은 진화의 과정에서 척추동물만이 갖게 된 고도의 면역계이다.(110-111쪽)

뉴턴하이라이트 <바이러스와 감염증>은 바이러스의 기본 개념을 그래픽으로 잘 보여주고, 주요 바이러스, 면역 등에 대한 설명이 아주 잘 되어 있다. 바이러스를 쉽게 이해하고 싶다면 이 책을...

[바이러스] 면역을 쉽게 이해하는 방법

제너가 들려주는 면역이야기 ㅣ 과학자가 들려주는 과학 이야기 84
이흥우 지음 / 자음과모음 / 2010년 9월

<제너가 들려주는 면역이야기> 자음과모음 출판사에 나온 '과학자가 들려주는 과학 이야기' 시리즈 중 하나이다. 중고생이 과학을 쉽게 이해하는 책인데, 과학이 조금 부담스러운 일반인이 읽기에도 그만이다. 주제가 생길때마다 항상 챙겨보는 시리즈이다.

'바이러스' 읽기와 더불어 바이러스할때 항상 언급되는 면역을 쉽게 이해할 수 있는 책이다.

대표적인 림프구에는 2가지가 있지요. T림프구와 B림프구가 이들이지요. T림프구는 적이 온 것을 알아보고 사방에 알려주거나, 적이 숨어 있는 세포를 죽이는 기능을 가지고 있어요. 우리 몸이 적과 싸울 때 지휘관 구실을 한답니다.

B림프구는 적과 싸우는 물질인 항체를 만들어요. ... 나 아닌 물질에 대항하기 위해서 B림프구가 만드는 물질(단백질)을 항체라고 해요. 그렇다면 항체가 하는 일은 무엇일까요? 한마디로 말하면 적을 붙잡는 일을 해요. 적을 붙잡고 있으면 대식 세포 등이 먹어 치우는 세포들이 와서 청소를 한답니다.(33쪽)

T림프구는 우리 몸에 침입한 바이러스, 세균 등을 알아본다. 그리고 사이토카인을 통해 B림프구에게 신호를 보내면 B림프구는 항체를 만들어 대식세포의 식균작용을 돕는다.

 혈액형도 항원,항체 작용이 일어난다. 그림과 같이 적혈구 표면에 다른 표지가 있다. 그래서 다른 형의 적혈구가 들어오면 혈장항체 반응에 의해 응집반응이 일어나는 것이다.

우리가 쉽게 볼 수 있는 항원항체 작용 중에 알레르기가 있다.

알레르기를 일으키는 화분(꽃가루)이 코로 날아들어 왔다고 해 봐요. 화분이 코의 점막에 붙으면 화분에서 단백질이 빠져나오지요. 이 단백질이 바로 항원에 돼요.

우리 몸은 이것을 적이라고 생각하지요. ... 그러면 몸에서 lgE라는 항체가 생겨요. lgE 항체가 비만 세표에 달라붙지요. 그러다가 다음에 알레르기를 일으키는 물질이 들어오면 비만 세포에 달라붙어 있는 항체와 결합해요. 그러면 비만 세포가 히스타민을 다량 분비하게 된답니다. 마치 히스타민이 수도꼭지를 연 것 처럼 말이에요.(135쪽)

면역은 이와 같이 항체를 같는 것을 말한다. 물론 면역이라는 것이 조금 더 복잡하기는 하지만 항체,항원의 원리를 이해하기에는 쉬운 책인 것은 분명하다.

[바이러스] 1854년 보이지 않는 바이러스와 싸우다

바이러스 도시 - 급성장한 도시, 치명적 세균. 인류 운명을 뒤바꿀 바이러스 대공습이 시작된다!
스티븐 존슨 지음, 김명남 옮김 / 김영사 / 2008년 4월

사람들이 죽었다. 의사인 존 스노는 죽은 사람들을 지도에 표시한다. '감염지도'를 만든다. 그리고 무언가 발견한다.

지역목사였던 화이트 헤드는 죽은 사람들을 직접 찾아다닌다.

당시 사회는 '독기론'이 과학적이었다. 1854년 런던의 한 동네가 쑥대밭이 될 때 그 동네는 나쁜 공기, 환경으로 사람들이 죽어간 것으로 생각했다.

존 스노는 감염지도를 만들다가 재미있는 사실을 발견한다. 어떤 골목에서는 많은 사람들이 죽었지만, 다른 골목에서는 전혀 달랐다. 존 스노는 서로 다른 우물을 사용한다는 것이다. 즉, 이 전염병의 원인은 공기가 아니라 물이었다. 그는 곧 지역사회에 이 사실을 이야기하지만 곧 반발에 부딪힌다. 그 당시 과학은 '독기론'이었고, 존 스노의 의견을 받아들일 수 없었다. 그러나 다행인 것은 조사를 하기로 한다. 그 사건과 부딪힌 화이트 헤드와 함께. 화이트 헤드의 경험상 우물은 아니었다. 그 우물을 사용한 사람이라고 다 죽은 것은 아니었다. 하지만 화이트 헤드는 자신이 조사했던 내용을 다시 점검한다. 그러면서 존 스노의 이론과 비교한다.

결국 지역 이사회는 우물 폐쇄를 명한다.

나중에 이것은 수인성 전염병 콜레라로 알려진다. 이 사건은 당시 과학이었던 '독기론'에 맞서 새로운 과학이론과의 싸움이기도 하고, 과학이론과 실제임상조사의 결합이기도 하다.

이 일을 계기로 유럽지역의 수도 시스템의 획기적인 변화가 일어난다.

[바이러스]의 시대 인간은 어떻게

바이러스 폭풍의 시대 - 치명적 신종, 변종 바이러스가 지배할 인류의 미래와 생존 전략
네이선 울프 지음, 강주헌 옮김 / 김영사 / 2015년 6월

네이선 울프는 독특한 인물이다. UCLA 교수직을 버리고, 바이러스를 찾아 아프리카, 동남아시아를 찾아다닌다. 그리고 바이러스를 끊임없이 연구하고 있다. 존경스러운 과학자의 모습이다.

그가 바라보는 바이러스의 세상은 어떨까? 일단 저자는 인간의 생활방식의 변화로 인해 전 세계가 바이러스의 위험에 노출되었다.

농업의 도래와 동물의 가축화로 병원균에게는 우리 조상을 공격할 세가지 통로가 확보되었다. 첫째, 조상들이 가축화된 동물들과 긴밀하게 접촉함으로써 동물들의 병원균이 우리에게 건너올 수 있었다. 둘째로, 가축화된 동물들이 야생동물들과 꾸준히 접촉함으로써,야생 동물들의 병원균이 우리에게 건너올 기회가 생겼다. 끝으로,농업의 도래로 인해 인간은 정착하는 삶을 살게 되었으며 대규모 공동체를 형성할 수 있었다. 따라서 전에는 반짝 기승을 부리다가 소멸되었을 병원균들이 지속적으로 존속할 수 있는 환경이 조성되었다. (117쪽)

바이러스가 사람들에게 어떻게 퍼졌을까? 그것은 교통의 발달이다. 스페인이 아메리카 대륙을 발견하고 아메리카 대륙의 원주민의 90% 사라졌다. 사람들은 총과 활의 싸움이다 혹은 백인을 신으로 생각했다고 하지만 최근의 연구결과는 전염병에 원인을 두고 있다. 항해술의 발달로 유럽의 천연두가 아메리카로 넘어갔고, 천연두에 대한 면역체계가 없던 아메리카 원주민들의 상당수가 목숨을 잃었다. 최근에는  중국에서 발발한 사스가  중동에서 발발한 메르스가 전세계로 삽시간에 번질 수 있던 것 역시 항공교통의 발달때문이다. 한 예로 911 사태시 항공기 사용이 급격히 줄었는데 이로 인해 독감환자의 수가 줄어든 것으로 나온다.

교통 혁명으로 인간과 동물에게 기생하던 병원균이 이동하는 방법이 근본적으로 달라졌다. 병원균이 이동할 수 있는 속도도 엄청나게 빨라졌다. 교통 혁명은 전 세계인을 하나로 묶어놓아, 전에는 적은 개체군 내에서 생존조차 힘들었던 병원균까지 번성할 수 있는 환경이 조성되었다.(169쪽)

책을 읽다보면 유명한 사람의 이름이 나온다. <총균쇠>의 저자 제러드 다이아몬드인데, 저자는 다이아몬드와 함께 연구를 하는데 그 결과물중의 하나가 바로 판데믹을 구별한 것이다. 어떻게 동물들의 바이러스가 인간에게로 전이되는가를 구분했다. (아래 그림)

저자가 바이러스를 연구하는 목적은 어떤 바이러스는 인류에게 치명적일 수 있다는 것이다.  판데믹 즉 대유행의 예방이다. 그래서 그는 전 세계 바이러스를 찾아 다닌다. 인간에게 위험이 될 만한 바이러스를 미리 발굴하여 예방할 수 있도록 하는 것이다.

[바이러스] 어디에나 있는 인류의 오래된 동반자

바이러스 행성 - 바이러스는 어떻게 인간을 지배했는가
칼 짐머 지음, 이한음 옮김 / 위즈덤하우스 / 2013년 2월

바이러스, 뭔가 두렵다. 그런데 저자 칼 짐머는 그의 책 바이러스 행성에서 바이러스를 오랜된 동료라고 부른다. 이는 바이러스가 오랫동안 지구상에 생존해왔으며 인류와 긍정적인 영향을 주고 받지 않았을까 이야기한다. 많은 과학자들이 기생충의 해악성 뿐만 아니라 긍정적인 면도 주목하고 있는데, 미생물에 대해 다시금 생각하는 기회로 삼아야 겠다.

대부분의 감기는 일주일 정도면 낫고, 리노바이러스 양성으로 판정된 사람 중 40 퍼센트는 아무런 증상도 나타나지 않는다. 사실 사람 리노바이러스는 숙주인 사람에게 유익한 기여를 할 수도 있다. 과학자들은 어릴 때 비교적 무해한 바이러스나 세균에 걸려서 앓고 나면, 더 나이가 들어서 알레르키나 크론병 같은 면역 장애 질환에 더 내성을 띨 수 있다는 증거를 많이 찾아냈다. 사람 리노바이러스는 면역계가 사소한 촉발헤 과잉 반응하지 않고 진정한 위협에 맞서도록 훈련시키는 일을 도울지도 모른다. 아마도 우리는 감기를 오래된 적이 아니라 경륜 있는 현명한 교사로 봐야 하지 않을까(38쪽)

그리고 이 바이러스는 어디에나 있다. 바닷물1리터에는  1,000억 마리의 바이러스가 있다고 한다. 바이러스는 역할은 우리가 생각하는 것 이상이다. 실제 생태계 안정 역할을 하기도 한다. 예를 들어 콜레라 유행병이 생기면 콜레라를 숙주로 삼는 바이러스는 더 빨리 증가한다. 그리고 콜레라 유행병은 수그러들게 된다. 뿐만 아니라 바이러스의 가장 큰 장소인 해양에 있어서 해양바이러스가 해양생테계를 조정하는 역할도 하고 있다.

이에 더해 바이러스를 통해 유전자를 추적해서 보다 근원적인 생명의 역사를 찾아낼 수도 있는 일이다.

과학자들은 오래 전에 살던 공통 조상에서 갈라진 종들의 유전체를 비교함으로써 유전자의 역사를 파악할 수 있다. 예를 들어 그런 비교를 통해 먼 과거에 살았던 바이러스가 현재 숙주에 전달한 유전자를 찾아낼 수 있다. 과학자들은 모든 생물이 바이러스가 집어 넣은 수백 개, 혹은 수천 개의 유전자를 지닌 유전체의 모자이크임을 깨달아왔다. 생명의 나무에서 가장 아래쪽에 놓인 생물조차도 바이러스가 옮긴 유전자를 지니고 있다. 하지만 유전자의 역사, 적어도 해양 미생물과 그 바이러스의 유전자 역사는 수십억 년 전으로 거슬러 올라가는 부산한 교역망의 역사에 더 가깝다.(81쪽)

아직 바이러스에 대해 모르는 것이 많다. 바이러스인지 아닌지 구분하기 힘든 바이러스의 등장이 그렇다. 바이러스가 바이러스에 감염될 수 있다는 것을 발견했고, 바이러스의 바이러스가 발견된 것이다.

자연에 선을 그어 경계를 나누는 일은 과학적으로 유용할 수 있지만, 생명 자체를 이해하려고 할 때 이 선은 인위적인 장벽이 될 수 있다. 바이러스가 다른 생물들과 어떻게 다른지를 파악하려고 애쓰기보다는, 바이러스와 다른 생물들이 어떻게 연속체를 이루는지를 생각하는 편이 더 유용할 수도 있다. 우리 인간은 포유동물과 바이러스의 분리할 수 없는 혼합물이다. 바이러스에서 유래한 유전자를 제거한다면, 우리는 번식을 할 수 없을 것이다. 또 아마 금세 다른 바이러스들에 감염될 것이다.(140쪽)