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지난 봄 우리나라 사람들을 긴장시켰던 메르스와 지난해 서아프리카를 초토화한 에볼라 등 무시무시한 바이러스들이 호시탐탐 우리를 노리고 있다. 30억 염기쌍에 유전자 21,000여 개로 이뤄진 게놈을 갖고 있는 사람이 고작 수만 염기쌍에 유전자 10여 개가 전부인 바이러스에게 전전긍긍하는 셈이다. 바이러스는 수백만 종이 있을 것으로 추정되지만 고작 수천 종만이 밝혀진 상태다. 바이러스의 다양성은 다른 세포 생물(미생물, 동물, 식물 등) 전부를 합한 것보다 크다. 개체 수도 지구상 다른 모든 생물을 합한 것보다 월등히 많다. 실제로 바닷물 1L 속에는 약 10억 개의 바이러스 입자가 존재 한다. 이런 바이러스는 도대체 어떻게 생겨났을까? 바이러스의 기원에 관해서는 세포퇴화설, 세포탈출설, 독립기원설 등 여러 추정이 있지만 그 중 하나가 고세균, 세균, 진핵생물의 3대 분류 이외에 미지의 제4 군의 세포생물이라는 것도 있다. 최초의 생명이후 ‘원시바이러스세포(proto-virocell)’가 분화되었는데, 이 바이러스 조상이 어떤 이유에서인지 독립된 삶을 포기하고 다른 세포생물에 기생하게 됐고 그 뒤 불필요한 유전자들을 버려 오늘날 초경량급의 바이러스로 진화했다는 시나리오다. 바이러스의 정확한 기원은 아직 알 수 없지만 각각의 이론이 맞을지도 모른다. 전혀 기원이 다른 바이러스가 그냥 한 묶음으로 취급받고 있는 것이다. 어찌 보면 바이러스는 뭔가 아직 진화가 덜되거나 부족한 생명체가 아니고 더 이상 버릴 것이 없도록 진화한 생명인지도 모른다. 나름 가장 완벽한 완성형이고 성공한 진화인지 모른다. 왜냐하면 모든 생명의 DNA에 포함되어 있기 때문이다
바이러스의 유전자는 끊임없이 숙주생명에 유전자에 합체를 시도한다. 그래서 바이러스와 숙주 생물은 많은 유전정보를 공유하고 있다. 인간의 DNA만 해도 전체의 8%가 레트로바이러스와 관련된 유전정보이다. 인간이 생명활동에 활용하는 유전정보 전부를 합쳐도 불과 5% 이하인데 이는 실로 놀라운 양이다. 레트로바이러스가 자신들의 RNA 유전체를 인간의 유전체 틈에 끼워 넣으면 대부분 시간이 흐르며 파손되기도 하지만 일부는 대대손손 숙주의 유전체 속에 계속 남아 ‘화석’ 유전자가 된다. 여기에 레트로트랜스포존 계열의 유전정보까지 더하면 인간 유전자에서 바이러스와 유사한 부분이 40%를 넘는다는 연구결과도 있다. 어찌 보면 숙주생물의 유전체는 결국 바이러스 유전자의 화석이라 할 수 있다.

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열린세상] 바이러스는 생명의 필수 동반자/조현욱 과학과 소통 대표입력 : 2020-03-29 21:52 ㅣ 수정 : 2020-03-30 01:44폰트 확대 폰트 축소 프린트하기
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▲ 조현욱 과학과 소통 대표

바이러스는 살아 있는 세포 안에서만 증식하는 미세한 감염체다. 유전물질(DNA나 RNA)과 이를 둘러싼 단백질로 구성돼 있다. 유전물질을 숙주 세포에 삽입한 뒤 자신을 복제하게끔 프로그램을 다시 짜서 증식한다. 동식물에서 박테리아, 고세균에 이르는 모든 생물과 공존한다. 생명체가 서식하는 모든 장소에서 발견된다. 강산성의 온천에서 남극의 빙하, 알칼리성의 염수를 가리지 않는다. 지구 표면 1㎡에는 날마다 8억개의 바이러스가 먼지 입자에 붙어서 떨어진다. 지구상의 총숫자는 10의31제곱개로 추정된다. 우주의 모든 별을 합친 것보다 100만배 이상 많다는 말이다. 바다 퇴적물 1㎏에는 100만종의 각기 다른 유전형이 있을 것으로 추산된다. 그렇지만 2018년 4월 현재까지 확인된 바이러스는 19만 5000종에 불과하다.

무엇보다 바이러스는 생태계 유지에 핵심적 역할을 한다. 우선 대양의 영양 성분이 재순환되도록 한다. 자신이 감염시킨 미생물을 죽이고 터뜨린다(바이러스의 절대 다수는 박테리아를 감염시키는 파지 종류다). 이를 통해 물속의 유기물 농도를 높인다. 죽은 미생물에서 방출된 영양 성분은 다른 생명체의 먹이가 되며, 물고기와 사람을 포함하는 먹이사슬 전체를 유지시켜 준다.

바이러스는 세상에서 가장 빨리 진화한다. 인간보다 100만배 빠르다. 주로 돌연변이율이 높은 탓이지만 숙주의 유전자를 자기 것으로 만드는 능력 덕분이기도 하다. 일부 바이러스는 자신이 감염시키는 생물에 새 유전자를 주입하는 능력을 갖는다. 이런 종류를 레트로(역전사)바이러스라고 한다. 처음에는 병을 일으켜 숙주를 죽게 만든다. 시간이 지나면 숙주는 저항성을 갖게 되고 자신에게 삽입된 DNA가 정자나 난자세포를 통해 다음 세대로 전달되는 것을 허용한다. 이렇게 자리잡은 것을 내생적 레트로바이러스(ERV)라고 한다. 인간이 지닌 DNA 전체의 8~9%가 이런 유래를 가진 것으로 생각된다. 최근까지만 해도 이것은 쓰레기 취급을 받았다. 수천, 수만년 전에 기능을 중단했다는 것이다. 하지만 그렇지 않다는 증거가 속속 드러나고 있다.

포유동물에서 태반이 발달하는 데 핵심 역할을 하는 유전자들이 그런 예다. 모든 태반 포유류의 선조가 한 차례 이상 바이러스에 감염된 결과로 출현한 것이다. 바이러스가 없었다면 태반을 통한 출산 자체가 없었을 것이다. 그뿐 아니다. 인간의 배아를 보호하는 유전자도 바이러스에서 온 것으로 보인다. 배아란 정자와 난자가 합쳐진 수정란이 세포 분열을 시작해 ‘태아’가 되기 전까지를 말한다. 2015년 4월 네이처에 발표된 연구를 보자. 불과 3일 된 배아에서 특정 바이러스(HERVK)의 유전자가 다수 발견됐다. 이것은 인플루엔자 등의 유해 바이러스가 침입하지 못하게 막는 역할을 하는 것으로 해석됐다. 또한 세포의 단백질 생산 공장에 유전적 지시를 내리는 것을 돕는 역할까지 하는 것으로 보인다. 줄기세포의 분화에까지 관여한다는 말이다.

그보다 근본적인 기능도 있다. 동물이 조직과 장기를 형성하고 유성생식을 할 수 있는 것은 바이러스에서 빌려 온 유전자 덕분이다. 이 모든 일에는 개별 세포를 서로 융합시킬 필요가 있다. 이런 기능을 하는 단백질은 신사이틴과 FF의 2종류가 지금껏 확인됐다. 신사이틴은 앞서 말한 인간의 태반을 만드는 데 결정적 역할을 한 단백질이기도 하다. 이것이 특정 바이러스에서 유래했다는 사실은 2000년 2월 네이처에 발표됐다. FF의 유래는 2014년 셀에 발표됐다. 이 단백질들이 없으면 동물은 단순한 세포 덩어리 이상으로 진화하지 못했을 것이다.

무엇보다 생명체의 진화는 바이러스가 없었다면 불가능했다. 몇십억년 전 모든 생물의 공통 조상이 분화하는 데 결정적 역할을 미쳤을 것으로 추정되고 있다. 만일 바이러스가 없었다면 지구는 어떤 모습일까. 2013년 미국 미생물학아카데미 콜로키엄에서 바이러스 학자 24명이 논의한 주제다. 결론은? 생명체라고는 전혀 없다는 의견부터 지표면을 몇 ㎞ 두께로 덮고 있는 진흙 같은 더께가 있을 것이라는 주장까지 다양했다. 공통점은 우리가 아는 그런 형태의 생명체는 존재하지 않을 것이라는 점이다. 바이러스의 기원은 생명 자체만큼 미스터리다.


[출처: 서울신문에서 제공하는 기사입니다.] https://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20200330030010&wlog_tag3=naver&fbclid=IwAR01RqGYoGa7Ypi6ehKzlMqKLGY9L0Ck6KmvwAph8uyfeCMpGRnNc_bZT_g#csidx5d02dcb6391d9afa6851b7346b0df1b