'레트로바이러스'라는 말을 처음 듣는 사람이 많을 겁니다. 레트로바이러스에 관해 알게 되면 바이러스에 관한 생각이 완전히 바뀔 것입니다. 레트로바이러스는 에이즈(AIDS. 후천성 면역결핍증후군)나 백혈병 같은 심각한 질환을 일으키기도 하지만 우리는 레트로바이러스 덕에 어머니 배 속에 있다가 태어난다고 할 수 있습니다. 또 레트로바이러스는 생물, 그중에서도 특히 포유류의 진화를 촉진하기도 합니다. 즉 생명체의 탄생과 진화에 관여하는 매우 재미난 바이러스입니다. --- p.23


'바이러스(virus)'라는 단어의 어원은 라틴어로 '질병이나 죽음을 초래하는 독'이라는 뜻입니다. 한자로 바이러스는 '병독(病毒)'이라고 표현합니다. 역사적으로 보면 바이러스는 질병을 조사하는 과정에서 발견됐습니다. 일반적으로 '바이러스는 질병을 일으키는 것'이기 때문에 바이러스 연구는 질병과 한 세트로 연구가 이루어지는 것이죠.
하지만 인간에게 질병을 일으키는 SARS 코로나바이러스나 MERS 코로나바이러스는 원래 숙주인 박쥐같은 동물에게는 비병원성이라 질병을 일으키지 않습니다. 바로 이 점이 중요한 포인트입니다.
자연계에는 동물이 숙주일 때는 아무런 질병을 발생시키지 않다가 인간에게 감염되는 순간 무서운 질병을 일으키는 바이러스가 많이 존재할 가능성이 있습니다. 그런데도 그런 바이러스에 대한 연구가 거의 이루어지지 않고 있는 것입니다.
사람 몸에서 혈액이나 배설물을 채취하여 조사하면 여러 가지 바이러스에서 유래한 염기서열을 볼 수 있습니다. 하지만 이런 것들은 거의 대부분 질병을 일으키지 않기 때문에 연구가 이루어지지 않습니다.
동물의 몸에도 다양한 바이러스가 숨어 있지만 비병원성이라는 이유로 거의 연구의 대상이 되지 않습니다.
이것은 즉 자연계에는 연구의 대상이 되지 않은 미지의 바이러스가 엄청나게 많다는 의미입니다. --본문 p53

3차원 바이러스학은 시간의 범위에 따라 크게 두 분야로 나뉘는데 하나는 얕은(shallow) 고대 바이러스학, 또 하나는 깊은(deep) 고대 바이러스학입니다. 얕은 고대 바이러스학은 대략 1만 년 정도의 단위로 바이러스의 진화를 추적합니다. 에이즈 바이러스인 인간 면역결핍 바이러스(HIV) 연구가 여기에 포함됩니다. 깊은 고대 바이러스학은 약 2억 년 정도의 단위로 추적합니다. 필자가 하고 있는 레트로바이러스 연구가 바로 여기 속하게 됩니다. 이 책에서도 나중에 자세하게 기술하겠지만, 레트로바이러스(혹은 레트로바이러스와 관련이 있는 바이러스)는 적어도 4억 년 전에는 이미 지구상에 존재했다고 생각됩니다. 이들 바이러스는 숙주의 생식세포에 숨어 들어간 바이러스로 게놈 배열이 대대손손 이어져 보존되고 있어서 변화과정이나 숙주에 미친 영향 등을 추적할 수 있습니다.---- p.57

‘코로나-19 바이러스’는 어떤 바이러스인가

2019년에 발생한 코로나바이러스감염증19(COVID-19)의 전문적인 바이러스명은 SARS-CoV-2입니다. 2002~2003년에 유행한 SARS 코로나바이러스(severe acute respiratory syndrome coronavirus)의 아종으로 ‘제2형 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스’ 정도로 표현할 수 있습니다.
코로나19(SARS-CoV-2)의 위치는 ‘코로나바이러스과(科) 오르토코로나바이러스아과(亞科) 베타코로나바이러스속(?)’입니다.
코로나바이러스라고 불리는 것은 바이러스 주변이 왕관 같은 모양이기 때문입니다. 코로나는 원래 태양 주변에 왕관처럼 불꽃이 이글이글 뿜어 나오는 것처럼 보이는 기체층을 말합니다.
코로나바이러스에는 왕관 모양의 돌기가 있는데 스파이크 단백질이라고 불리는 이 부분이 세포의 수용체에 달라붙어 세포에 감염을 일으키게 됩니다.
스파이크 단백질은 지질 이중 막의 엔벨로프 부분에 박혀 있는데 앞에서 언급했듯 이 막은 바이러스가 만들어낸 막이 아닙니다. 코로나바이러스가 인간에게 감염된 경우에 그 복제된 코로나바이러스의 막은 인간의 세포막입니다. 코로나바이러스가 인간의 세포막을 뒤집어쓰고 밖으로 나가는 것이죠. 이렇게 엔벨로프를 가지고 있는 바이러스를 엔벨로프 바이러스라고 부릅니다.
엔벨로프는 지질막이라서 에탄올 같은 유기용매에 약합니다. 코로나19 바이러스에 에탄올이 효과가 있느냐는 질문을 많이 받는데 엔벨로프가 있기 때문에 에탄올로 소독하면 효과가 있습니다. 특히 100%보다 70% 에탄올이 효과적입니다.
에탄올이 효과가 있느냐 없느냐는 엔벨로프 바이러스인지 아닌지로 판단 가능합니다. 코로나바이러스 같은 엔벨로프 바이러스에는 에탄올 소독이 효과가 있습니다.----- p.95


해마다 바이러스성 폐렴으로 몇 천 명이 사망하지만 대부분 어떤 바이러스에 의한 폐렴인지 모릅니다. 사망 후에 폐를 자세히 검사하는 것이 아니니까요. 따라서 각 바이러스마다 어떤 특징이 있는지는 잘 모르는 것이 사실입니다. 어쩌면 기존에 있던 인간 코로나바이러스로 사망한 사람의 폐도 코로나19와 같은 특징을 보였을지도 모릅니다.
코로나19에 감염돼 폐렴에 걸리면 치료가 되더라도 후유증이 남는다는 얘기도 많습니다. 하지만 인플루엔자(독감) 바이러스로 폐렴에 걸려도 후유증으로 몇 달간 고생하는 경우가 있습니다. 바이러스성 폐렴은 일반적으로 후유증이 남는 경우가 많으므로 후유증이 코로나19만의 특징은 아닙니다.
다시 말하지만 언론에서 너무 ‘신종 바이러스’, ‘미지의 바이러스’라고 대대적으로 보도하니까 코로나19 바이러스를 특별한 바이러스라고 착각하기 쉽지만 사실은 그렇게 특별하다고 생각하지 않는 것이 좋습니다. 지금까지 존재하던 바이러스의 아종이며 증상도 바이러스가 전파되는 메커니즘도 기존의 바이러스성 폐렴과 비슷한 면을 보입니다.--- p.109


코로나19 바이러스는 영국형, 남아프리카형, 브라질형, 필리핀형 인도형 등의 변이 바이러스가 있는데 스파이크단백질 부분의 614번, 501번, 484번, 417번 째 등의 아미노산이 변화해서 감염력과 확산력이 더 강해진 것으로 보고 있습니다. 이것은 3만 개의 긴 배열 중에 극히 일부에 일어난 변화이며 큰 배열 변화가 일어나는 재조합과는 다릅니다.
코로나바이러스도 나름대로 살아남기 위해 아마 랜덤으로 여러 부분의 배열을 교체하려고 하고 있습니다. 어디를 바꾸면 감염력을 높일 수 있는지, 또 어디를 바꾸면 증식이 더 잘 되는지를 찾고 있는 것입니다. 그렇다고 실제로 그런 부분을 찾고 있다는 뜻이 아니라 랜덤하게 변이를 하다 보니 어느 한 부분이 변이됐을 때 인간에 대한 감염력이나 증식력이 더 높아졌고 그런 바이러스가 살아남았다고 하는 표현이 맞습니다. 그렇다면 그런 변화는 프랑스건 미국이건 일본이건 어디서건 일어날 수 있습니다. 즉 확률의 문제인 것이죠.
변이 바이러스의 확산을 막기 위해 ‘영국에서 입국하는 사람을 막아야 한다’, ‘남아공에서 입국하는 사람을 막아야 한다’는 의견도 있지만, 특정 국가에서 입국자를 막더라도 변이 바이러스를 막을 수는 없습니다. --- p.114


레트로바이러스의 레트로(retro)는 라틴어로 ‘반대의’라는 뜻입니다.
앞서도 설명했듯이 생물의 세포 안에서는
DNA→RNA→단백질
순서로 단백질이 만들어집니다. 인체의 설계도인 DNA를 복사(전사)해서 RNA라는 작업지시서를 만들고 이 작업지시서를 바탕으로 단백질을 만드는 것이죠. 이것이 대원칙이고 이외 다른 흐름은 있을 수 없기 때문에 센트럴 도그마(중심적 원리)라고 부릅니다.
그런데 이 대원칙을 깬 것이 레트로바이러스입니다.
RNA→DNA라는 반대의 흐름이 있다는 것이 밝혀진 것입니다.
레트로바이러스의 유전정보는 단일 가닥 RNA 형태이고 바이러스의 외측에는 세포막에서 유래된 엔벨로프가 있습니다.
레트로바이러스가 세포 속에 감염될 때는 엔벨로프를 세포막과 융합시켜 세포막과 바이러스 막의 경계를 허물어 버린 다음 세포 안으로 들어갑니다. 경계를 허물어 버린다는 것은 세포막과 바이러스막을 일체화한다는 것입니다. 그리고 자신의 RNA를 DNA로 변환(역전사)하여 이중 가닥 DNA를 만듭니다. 다음 이렇게 만들어진 바이러스 유래 DNA를 세포의 핵 안에 가지고 들어가 세포의 게놈 DNA에 파고들어 숙주의 DNA에 바이러스 자신의 DNA를 덧붙여 버리는 것입니다.
그 후 숙주의 DNA 설계도 중에서 자신이 첨가한 부분만 카피해서 레트로바이러스의 단백질 설계도를 작성합니다. 그 설계도를 단백질 공장인 리보솜으로 가져가면 그 설계도대로 단백질이 만들어집니다. 그렇게 만들어진 단백질로 껍질을 만들고 그 안에 복제한 RNA가 들어가면 바이러스의 복제가 완성됩니다.--- p.141




세포 내부에서 활동하던 레트로 트랜스포존이 단백질로 이루어진 껍질과 엔벨로프(지질 막)를 뒤집어쓰고 세포 밖으로 나오게 되면 '레트로바이러스'가 됩니다.
세포 밖으로 튀어 나온 레트로바이러스는 다른 세포에 감염을 일으키고 그 세포의 핵 속에 들어가 숙주의 게놈 정보에 자신의 바이러스정보를 심은 다음 정보의 양(콘텐츠)을 증대시켜 나갑니다. 이렇게 진화를 위해 게놈 콘텐츠를 증대시키는 것이 레트로바이러스의 본래 존재 의의가 아닌가 생각됩니다.
트랜스포존(DNA를 잘라서 붙이기)과 레트로 트랜스포존(DNA를 복사하여 붙이기)이 진화에 미치는 영향은 매우 중요합니다.
어떤 배열의 DNA에 다른 배열의 DNA가 삽입되면 DNA 배열의 패턴이 바뀌어 다른 단백질이 만들어지거나 단백질이 만들어지는 양이 변하게 됩니다. 또 특별한 장기에서만 단백질이 만들어지는 경우도 생깁니다. 즉 이전의 단백질 생성 과정과는 단백질의 양과 질, 특성이 모두 크게 달라지는 것입니다. 이것은 몸을 구성하는 단백질이 달라진다는 것을 의미하고 이렇게 되면 당연히 몸의 형태나 기능에도 변화가 일어납니다. 이런 변화가 반복되면 그것이 진화로 이어지는 것이죠. --- p.165


공룡도 레트로 트랜스포존으로 게놈을 변화시키려 했겠지만 어느 시점에서 제어가 불가능해져 급속도로 멸종을 향해 가지 않았나 생각합니다. 공룡은 처음에 진화를 위해 게놈의 개조를 허용해 개조에 성공했지만 그보다(개조한 것 보다) 더 강한 레트로바이러스가 나오는 바람에 더 이상 개조를 막지 못하게 되자 결국 조절 불가능한 상황에 이르러 생식률이 낮아져서 멸종된 것이라는 가설입니다. 이런 필자의 가설이 맞는지 틀렸는지는 아마 필자가 살아있는 동안에는 증명할 수 없을 것입니다.
제가 이런 가설을 진지하게 연구하고 있는 이유는 공룡뿐 아니라 포유류도 멸종의 위기를 맞이할 수 있다고 생각하기 때문입니다.
우리 생물에게 게놈 DNA란 매우 중요한 것이라서 레트로바이러스가 맘대로 DNA를 바꾸도록 그냥 내버려두지는 않습니다. 쉽게 바꾸지 못하게 이런저런 방어 시스템을 구축해 놓고 있지요. 하지만 레트로바이러스의 일종인 HIV(human immunodeficiency virus 인체면역결핍바이러스)는 인간의 방어 시스템을 뛰어넘는 인자(Vif단백질)를 만들어 DNA에 침입합니다. 아직까지는 생식세포가 수용체 때문에 HIV 감염으로부터 완전히 방어를 이루고 있지만 생식세포에 감염을 일으키는 레트로바이러스가 그 유전자를 획득하게 된다면 문제가 커집니다. 다시금 생식세포에 유전자를 적극적으로 삽입하는 레트로바이러스가 출현할지도 모릅니다. --- p.222

인류는 영원히 존재할 것이라고 생각할 수도 있지만 생물학적으로 보면 현생 인류가 앞으로 100만 년은커녕 10만 년이라도 생존할 수 있을지 아무도 모르는 상황입니다. 앞으로 본격적인 빙하기가 올 수 있고 엄청난 화산폭발이 있을 수도 있습니다. 기후변화가 급격히 일어날 수 있습니다. 현재의 인류가 이만큼 문명을 발달시키고 번영하고 있는 것은 과거 수천 년 동안 운 좋게 지구에 큰 자연재해가 없이 안정되었기 때문입니다. 지구에 또 빙하기가 찾아오거나 대규모의 화산폭발, 혹은 태양 재해가 일어나 인류와 문명이 한순간에 사라질 가능성은 얼마든지 존재합니다. 연구자들은 그때를 대비해 어떻게 하면 다음 문명으로 현재의 지식을 전달할 수 있을 것인가에 대해 진지하게 논의하곤 합니다. 하드디스크나 SSD 메모리에 담아 남겨봐야 다음 문명이 그 정보를 읽어낼 수 없으면 소용이 없습니다.
어쨌든 현생 인류가 10만 년 후 혹은 100만 년 후에 멸종된 다음 현생 인류와는 다른 어떤 생물이 출현할 수도 있습니다. 지금의 인류는 언젠가는 멸종될 것입니다. 이것은 자연의 섭리이니 슬퍼할 일이 아닙니다.
필자가 인류는 반드시 멸종된다고 하면 많은 사람들이 충격이라고 하지만 인류 멸종은 필연적인 것입니다.

코로나19보다 더 무서운 바이러스가 나타난다.<br/> 도대체 코로나 바이러스란 무엇이고 왜 인간을 위협하는 걸까? 이러한 의문에 대해 이 책은 사람에게 감염시킬 수 있는 동물계의 위험한 바이러스나 코로나19보다 더 무서운 바이러스 등 변이를 통해 인간을 위협할 가능성이 있는 바이러스를 소개하고 있다. <br/><br/> 그런데 필자는 많은 동물의 바이러스 중에는 변이를 일으켜 인간에게 감염될 경우 심각한 사태가 일어날 만큼 무서운 바이러스도 상당히 많이 존재한다고 말한다.<br/> 이 책은 고양이가 감염되면 설사 등의 증상이 발현되고 고양이에게 범백혈구 감소증을 일으키는 ‘고양이 파보바이러스’가 있는데 이는 감염력이 강하고 치사율이 높아 위험군에 속한다는 것이다. <br/> 중국에서는 고양이 파보바이러스가 변이를 일으켜 히말라야원숭이나 필리핀원숭이에게 감염돼 100마리 이상이 죽었고, 저자의 연구팀도 평소 이 파보바이러스를 다루고 있기 때문에 큰일이 일어날지 모른다는 생각으로 변이 바이러스를 입수해 연구하려 했지만 바이러스는커녕 정보조차 얻을 수 없었다고 한다.<br/> 왜냐하면 원숭이들이 감염된 시설이 중국 인민해방군 관련 시설이었기 때문이다. 어떤 변이가 일어나 고양이 종이 아닌 원숭이에게 감염이 일어났는지, 원숭이에게 감염된 바이러스가 인간에게 감염될 가능성은 없는지 등을 전혀 알 수 없다는 것이 이 책의 설명이다. 오로지 중국에서만 발견된 케이스라 자세히 연구하고 싶어도 할 수 없었고 결국 중국에서 논문이 한 편 나온 것으로 이 사태는 마무리됐다고 한다. <br/> 하지만 이 책에서는 고양이 파보바이러스가 고양이만이 아니라 영장류에 감염을 일으킬 수 있다는 것은 사실이기에 이 바이러스를 예의주시해야 한다고 한다. <br/> 원숭이와 같은 영장류가 감염된 케이스가 발견되면 인간도 감염될 수 있다는 생각을 가지고 특히 더 경계해야 한다는 것이다.<br/><br/>동물은 안전하지만 인간에게 위험한 바이러스<br/> 똑같은 면역결핍 바이러스에 감염되었어도 원숭이는 면역결핍이 일어나지 않는데 인간은 변역결핍이 일어나는 이유는 무엇일까. 그것은 원숭이가 원숭이 면역결핍 바이러스에 대한 저항 인자를 가지고 있기 때문이라는 것이다. <br/> 같은 면역결핍 바이러스라도 원숭이는 문제가 없지만 인간에게는 질병이 발생한다는 것이다. 신종 바이러스감염증은 대부분 이런 식이라는 거다. 바이러스가 원래 숙주에 존재하는 동안 아무런 증상도 일으키지 않고 숙주와 공존하다가 다른 종인 인간에게 감염되는 순간 강독성을 발휘한다는 것이 이 책 저자의 소견이다. <br/><br/>이 책을 읽다보면 동물계에는 인간에 병원체를 옮기는 무서운 바이러스들이 많이 있다는 것을 알게 된다. 노로 바이러스(Norovirus)와 사포 바이러스(Sapovirus)는 칼리시 바이러스과(Family Caliciviridae)에 속하는 바이러스로서 공기 중으로도 감염이 일어나기 때문에 상당히 무서운 바이러스에 속한다. <br/>고교생도 충분히 이해할 수 있도록 알기 쉽게 해설한 한 권이다.<br/><br/>