[브릭통신]코로나19, 전 세계 유행병 될까?

글 : 편다현 연구원
바이러스 변이·숙주 점프 유행병 일으켜
전염병 대항···면역력 증진시켜야
신종 코로나바이러스(2019-nCoV) 감염증이 세계적 수준의 유행병이 될지 모른다는 우려가 나오고 있다. 이번 신종 코로나바이러스 감염증이 전 세계적으로 확산되면서 그 전염 수준이 사스나 메르스를 뛰어 넘었다는 분석이다. 지금은 확진 환자가 발생하지 않은 아프리카 같은 곳까지 전염되면 그야말로 판데믹(pandemic. 세계적 전염병의 대유행)이 될 수 있다. 현재 신종 코로나바이러스 감염 사망률은 2% 수준이다. 

TED-Ed의 '세계적인 유행병은 어떻게 퍼지는가', '흑사병의 과거, 현재, 그리고 미래'를 보면, 일단 바이러스가 한 지역에 도착하면 그곳 전체가 감염될 수 있다. 이제 어느 곳이든 비행기로 날아갈 수 있는 시대에 판데믹 가능성은 높아지고 있다. 2010년 아이티 지진이 일어났을 때, 난민촌은 콜레라균의 번식지가 됐다. 오염된 물로 인한 감염 확산이었다. 유행병의 가장 일반적인 원인은 바이러스며 그 예로 홍역, 유행성 감기, 에이즈 바이러스 등이 있다.

판데믹의 대명사인 흑사병은 중국에서 비단길을 통해 서구로 옮겨갔을 것으로 추정됀다. <이미지=TED-Ed 제공>판데믹의 대명사인 흑사병은 중국에서 비단길을 통해 서구로 옮겨갔을 것으로 추정됀다. <이미지=TED-Ed 제공>

전 세계를 죽음의 공포로 몰아넣었던 흑사병은 1340년경 중국에서 비단길을 거쳐 서구로 퍼졌을 것이라 추측됀다. 몽골에서 크림반도로 여행자의 길을 따라 퍼졌을 것이라는 추정이다. 1400년에 3400만 명의 유럽인들이 흑사병으로 죽었다. 4년만에 50%에 육박하는 유럽 인구를 죽음으로 내몬 것이다. 흑사병은 예르시니아 결핵균이 원인이었고, 이는 오늘날 선(腺)페스트(bubonic piagae)의 원인이기도 하다. 선페스트는 매해 1천여 명을 사망에 이르게 한다. 

농장 바이러스들은 '연속 항원 변이'가 발생해 계속 변화하고 진화한다. <이미지=TED-Ed 제공>농장 바이러스들은 '연속 항원 변이'가 발생해 계속 변화하고 진화한다. <이미지=TED-Ed 제공>


◆ 바이러스로 인해 확산되는 전 세계 유행병, 인류를 패닉으로 몰고 가

같은 균이라 해도 시대에 따라 다르게 전염병을 발생시킨다. 흑사병이 발생했던 14세기 초, 유럽은 높은 출산율에 따른 인구 증가로 식량이 부족했고 사람들의 건강은 나쁜 상태였다. 즉, 감염에 취약했던 셈이다. 실제 런던에서 발견된 흑사병 유골을 보면 영양부족과 선행질병의 흔적을 발견할 수 있다. 역설적이지만 인구가 반토막 나면서 오히려 먹을 게 풍부해지기 시작했다. 삶의 질이 나아지면서 더 건강해지고 급격한 사회 변화를 불러온 것이다. 

흑사병 원인과 오늘날 선페스트의 원인은 같다. 문제는 시대 속에 살고 있는 사람들의 보건 환경과 건강 상태다. <이미지=TED-Ed 제공>흑사병 원인과 오늘날 선페스트의 원인은 같다. 문제는 시대 속에 살고 있는 사람들의 보건 환경과 건강 상태다. <이미지=TED-Ed 제공>

가장 흔하고 무서운 판데믹은 바로 독감이다. 독감 바이러스는 20~40년 주기로 돌연변이가 발생한다. 오리와 닭을 키우는 농장에서 야생 독감 바이러스가 돼지 바이러스와 서로 유전자를 바꾸며 '연속 항원 변이'가 발생했다. 최초의 전 세계적 유행병, 즉 판데믹은 1580년경에 발생했다. 18세기와 19세기에는 적어도 6개의 판데믹이 있었다.

사망률로만 따지자면, 1918년 대독감이 가장 무서웠다. 전 세계적으로 5000만 명이 죽었으니 가히 바이러스에 의한 학살이라고 할 수 있다. 대독감 환자들은 광대뼈에 적갈색 반점이 생겨났고, 산소 결핍으로 인한 청색증이 귀에서부터 얼굴 전체에 나타났다. 

2003년 사스에 걸렸던 중국인 의사는 홍콩에서 시작해 전 세계 29개 나라에 사스를 감염시켰다. 이로써 1천 명 이상이 사망했다. 사스로 인해 홍콩의 관광 사업은 중단됐다. 판데믹은 인류를 패닉 상태로 몰고 간다.  

◆ 바이러스에 대항하는 면역력 키워야 극복 가능해

AsapSCIENCE의 '코로나바이러스에 걸리면 무슨 일이 벌어지나' 동영상을 보면, 코로나바이러스과는 포유류와 새들에게 질병을 일으키는 바이러스다. 예를 들어, 사스 역시 코로나바이러스다. 흥미롭게도 바이러스는 생물과 무생물의 두 특징을 갖고 있다. 코로나 바이러스는 세포로 만들어져 있진 않지만, 복제 능력을 갖고 있다. 다른 미생물이나 세균과는 별도의 방법을 통해서 말이다. 

코로나 바이러스는 자기 복제 능력을 통해 증식을 한다. <이미지=AsapSCIENCE 제공>코로나 바이러스는 자기 복제 능력을 통해 증식을 한다. <이미지=AsapSCIENCE 제공>

모든 바이러스는 DNA 또는 RNA, 즉 유전 물질을 갖고 있다. 코로나바이러스의 경우, RNA를 갖고 있는데 여기에 바이러스가 복제할 정보들이 모두 들어가 있다. 이 RNA는 바이러스 핵산을 싸는 단백질 껍질인 캡시드로 둘러싸여 있으며 코로나바이러스는 나선형 캡시드로 둘러싸여 있다. 코로나바이러스는 세포를 뚫고 들어가 자기 복제를 해나간다.  
 
코로나 바이러스는 나선형 캡시드로 둘러싸여, 복제할 정보인 RNA를 보호한다. <이미지=AsapSCIENCE 제공>코로나 바이러스는 나선형 캡시드로 둘러싸여, 복제할 정보인 RNA를 보호한다. <이미지=AsapSCIENCE 제공>

그래서 바이러스에 대항하는 우리 몸의 면역력이 중요하다. 면역력이 약한 노인이나 어린이들이 특히 코로나바이러스로 사망하는 경우가 많았다. AsapSCIENCE의 운영자들은 현재 캐나다 토론토에서 중국인들에 대한 혐오가 발생하고 있다면서 우려를 나타냈다. 이들은 서구의 육식 식습관이 광우병을 발생시켰던 것을 상기시키며 중국의 음식문화만을 비판하고, 혐오를 퍼뜨리는 건 자제해야 한다고 당부했다.  

코로나 바이러스에 대한 면역력을 키워야 한다. 또한 중국인에 대한 혐오나 그들 문화에 대한 비하는 삼가야 한다. <이미지=AsapSCIENCE 제공>코로나 바이러스에 대한 면역력을 키워야 한다. 또한 중국인에 대한 혐오나 그들 문화에 대한 비하는 삼가야 한다. <이미지=AsapSCIENCE 제공>

◆ 바이러스 변이와 숙주 점프가 유행병 불러와

에드워드 윌슨은 "바이러스 안에 있는 유전자들의 다양성은 전 세계 생명체를 모두 합한 것 이상이다."고 말한 바 있다. TED-Ed의 '세계적인 유행병은 어떻게 퍼지는가'에 따르면, 2017년 매릴랜드 주에서 40명의 농부들이 돼지 독감에 걸렸다. 원래 일반적으로 동물들의 병은 인간에게 전염되지 않는다. 그런데 인수공통감염 혹은 바이러스의 숙주 점프는 이번 신종 코로나바이러스 감염증처럼 전 세계 유행병을 초래한다. 

어떻게 한 종의 병원균이 다른 종으로 옮겨갈 수 있을까? 무슨 이유 때문에 바이러스의 숙주 점프가 위험한 것일까? 바이러스들은 거의 모든 생명을 감염시키는 기생충 유기체다. 바이러스는 진화하고 증식하기 위해 3단계를 거친다. 첫째, 바이러스가 안착할 수 있는 숙주와 접촉한다. 둘째, 감염시키고 복제한다. 셋째, 다른 숙주로 이동한다. 

바이러스는 무작위 변이를 통해 숙주 점프를 하고 결국 인간을 감염시킨다. <이미지=TED-Ed 제공>바이러스는 무작위 변이를 통해 숙주 점프를 하고 결국 인간을 감염시킨다. <이미지=TED-Ed 제공>

바이러스는 끊임없이 새로운 종들을 만나 감염시키려고 시도한다. 하지만 대부분은 유전적 비유사성 때문에 실패한다. 두 숙주의 유전적 차이가 크기 때문이다. 예를 들어 휴먼 인플루엔자 바이러스가 양상추 세포를 만나면 유전적 차이 때문에 당황하고 꺼려할 것이다. 하지만 야생엔 수많은 생물들과 그 주변을 감싸고 있는 더 많은 바이러스들이 있다. 바이러스들은 빠르게 무작위 변이한다. 대부분의 변이는 효과가 없지만, 일부 변이는 병원균이 새로운 종을 감염시키도록 한다. 

변이는 시간이 걸리지만 결국 인간을 감염시키고 만다. 또는 유전적 유사성이 있는 침팬지의 바이러스는 쉽게 인간을 감염시킬 수 있다. 과학자들에게 다음의 유행병을 예견하는 건 정말 어려운 일이다. 신종 코로나바이러스 감염증을 예측하긴 쉽지 않았던 것이다. 그럼에도 불구하고 과학자들은 계속해서 변이를 연구해 백신을 만들어내고 있다. 

1796년 영국 의사 에드워드 제너는 천연두 백신을 발견했다. 19세기 프랑스 화학자 루이 파스퇴르는 광견병과 탄저병 등에 효과 있는 백신을 만들었다. 19세기 말 쿠바 미생물학자 카를로스 핀라이는 황열병 바이러스의 매개체를 찾아내 인류를 구했다. 물론 아직 인류가 만들어내지 못한 백신은 많다. 다만, 언젠가 어떻게든 인류는 전 세계 유행병을 극복해내고 말 것이다. 

◆ 편다현 연구원은
생물학을 전공하고 대상포진 바이러스 생활사를 연구해 졸업논문 우수상을 받았다. '다시 과학을 생각한다'(공저) '과학을 부탁해'를 집필했다. 영상분석 소프트웨어 중소기업 연구원으로 근무 중이며 브릭에서는 '바이오 in 비디오' 코너를 통해 생물분야 이슈를 연재 중이다.

※ 정보출처 : BRIC(생물학연구정보센터, 브릭) 
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