코로나의 화 이제부터 알고 싶은 바이러스의 수수께끼--생물학자가 말하는 <생명체로서의 바이러스>--

코로나의 화 이제부터 알고 싶은 바이러스의 수수께끼

--생물학자가 말하는 <생명체로서의 바이러스>--

 

신형 코로나 바이러스는 조금씩 스스로의 유전자를 변화시키면서 세계에 유행하고 있다. 2020년 5월 14일 현재 전 세계에서 감염자는 400만 명을 지나 사망자도 30만 명에 육박하고 있다. 신형 코로나 바이러스가 세계에 맹위를 떨치고 있다.

감염증의 원인으로서 <악한 자> 취급을 받는 바이러스이다. 확실히 인류의 사회활동, 경제활동에 커다란 위협을 주고 있는 싫은 상대이기는 하지만 조금 보는 면을 달리하면 전혀 다른 일면이 보인다.

바이러스는 도대체 무엇인가?

어떻게 해서 생겨나 지금까지 지구에 무엇을 하여왔는가. 도쿄물리대학에서 생물학적인 측변에서 바이러스를 연구하는 다케무라 마사하루(武村政春) 교수에게 이야기를 듣는다.

 

바이러스는 생물인가 비생물인가?

신형 코로나 바이러스는 중국 우한(武漢)에서 발생한 이래 조금씩 진화(변이)를 거듭하고 있다. 진화한다는 것은 생물에 공통한 특징이라고 할 수 있다.

생물의 유전정보가 보존되어 있는 DNA는 어떤 박자로 돌연 변이하는 수가 있다.

모든 생물은 세포 속에 스스로의 설계도라고 할 수 있는 DNA를 가지고 있다. DNA에는 세포 안에서 단백질을 만들어 내기 위한 정보 등이 기록되고 있어서 이것을 <유전자>라고 한다.

DNA에는 자외선을 맞기도 하여 돌연변이가 생기는 수가 있다. 이것은 생물의 설계도가 바뀌어 적혀진다는 것을 의미한다. 이런 자그만 변화가 그 생물의 자손에게도 면면히 이어지는 것으로 생물은 조금씩 진화해가는 것이다.

바이러스도 생물과 샅이 DNA(혹은 DNA와 비슷한 분자인 RNA)를 가진다. 그런 때문에 생물과 같이 DNA나 RNA가 돌연 변이함으로써 진화해가는 일이 있다.

이렇게 들으면 바이러스도 생물의 일종이라고 느끼는 사람이 많은 것이 아닐까.

그러나 다케무라 교수는

<바이러스에는 ‘미생물의 일종’이라는 이미지가 있고, 자기를 복제하여 자손을 남기고 있다는 의미로 생물적인 영위를 하고 있다고 할 수 있을는지 모른다. 그러나 바이러스는 생물이 아니라는 것이 전문가 사이에서의 일반적인 상식이다.>고 단언한다.

세포 중에는 핵이나 리포솜(ribosome), 미토콘토리아(mitochondria), 고르지체(Golgi body) 등 생명활동에 빠질 수 없는 여러 가지가 가득 차 있다.

섬모충(현미경 하에서 초리 같은 모습으로 보이는 섬모충의 일종Paramecium caudatum)

세포는 세포막을 덮어 있어서 내무에는 DNA를 보존하고 있는 핵(진핵생물만이) 등의 세포 소기관이나 유전자에서 단백질을 만들어내는 리포솜(ribosome)을 가진다. 또 스스로 생명활동에 필요한 물질을 만들어내고 때로는 세포분열을 해서 불리기도 한다.

한편 바이러스에는 DNA나 RNA 마저 가지고 있지만 그 표면은 <캡시드(capsid）>라 하는 단백질, 그리고 <엔베로프(envelope)>라 하는 지질(脂質)의 막으로 덮여 있다.(엔베로프를 가지지 않은 바이러스도 있다.) 내부에는 핵 등의 세포소기관은 없고 스스로 분열하여 증식할 수도 없다.

다케무라 교수는 이런 점에서 <역시 바이러스와 생물과는 다르다고 생각한다. 생물다운 것은 틀림이 없지만 나는 <생명체>라 부르기도 한다.>고 말한다.

바이러스가 살아나가려면 생물의 세포에 침입하여 단백질을 만드는 구조를 취하여 스스로의 유전자를 증식시키지 않으면 안 된다. 바이러스는 어떤 의미, 생물에 대하여 기생하여 살아남는 생명체라고 할 수 있다.

 

바이러스는 언제 생겨났는가?

인류가 바이러스의 존재를 눈치 챈 것은 19세기말 경이라고 한다.

당시 감염증의 원인으로서 알려진 것은 세균이다. 그러나 세균을 여과하는 필터를 통하여도 감염증이 사라지지 않고 눈에 보이지 않은 병원체의 존재가 발견되었다. 이것이 바이러스였다.

그 후로 연구가 진행되어 바이러스가 단백질로 되어 있다는 것이나 약간의 핵산(DNA이나RNA)이 포함되었다는 것이 확인되었다.

그리하여 20세기 중간 전자현미경이 발명되자 처음으로 그 모습이 확인되었다.

인류가 바이러스에 눈치 채고 그 정체를 알고자 하여서부터 아직 100년 정도이다. 그러면 바이러스는 언제 지구에 탄생하였는가.

다케무라 교수는 <바이러스는 세포에 기생하여 살고 있으므로 적어도 세포가 어느 정도 존재하는 시대에 탄생한 것이 아닌가하고 생각되는데 바이러스의 기원에 대한 상세한 것은 잘 알려지고 있지 않다.>고 말한다.

 

바이러스의 기원은 불분명하다. 생각되는 3개의 가설

바이러스의 기원에 대하여 유력한 가설은 3개가 있다.

<가장 잘 생각되는 것은 바이러스는 세포에서 튀어나온 무엇인가가 있다는 생각이다.>

세포의 내부에는 DNA는 물론 RNA도 존재한다. 이런 분자가 어떤 박자에 세포 밖으로 튀어나와 현대의 바이러스에까지 진화한 것이 아닌가 하는 가설이다.

둘째는 생물이었던 것이 기생 생활에 적응하여 필요 없는 것을 벗어던지고 진화한 것이라는

것이다.

<최종적으로는 세포에서 리포솜(단백질을 만드는 구조)도 버리고 스스로는 증식하지는 못하지만 다른 생물의 세포에 들어가면 그 구조를 써서 증식할 수 있는(단백질을 만드는) 구조로 진화한 것이라고 하는 생각이다. 세포가 미니말화한 것이라고 설명하는 경우도 있다.>

3번째의 가설은 현대의 생물에 이어지는 생명체가 탄생할 무렵 그것과는 독립하여 진화해 온 것이라는 것이다.

이들 세 가지의 설은 어디까지나 가설에 지나지 않다. 일부 각각의 가설은 보강하는 것 같은 연구결과도 보고되고 있다고 하지만 아직은 결론은 나오지 않았다. 다케무라 교수도 <어느 것이 진실인지 모른다.>고 말한다.

과거를 거슬러 올라가면 친팬지는 공통의 선조를 거슬러 올라가는 것은 물론 뱀이나 사람, 세균 등 모든 생물은 공통의 조상을 가진다. 지구상에 생물이 태어나고 진화해 가는 과정에서 조금씩 종분화가 진행되었다. 계통수이다. 바이러스는 이 계통도에 포한되지 않는다.

또 바이러스는 복수의 구릅으로 나누어져서 모든 구릅에 공통하는 선조는 존재하지 않는다고 생각되고 있다. 그런 때문에 바이러스의 구릅마다 기원이 다를 가능성도 충분히 생각된다.

<리소폼으로 단백질을 만드는 데는 에너지가 필요하다. 그것을 가지지 않으면 세포에 감명한다는 전략을 고르지 않을 수 없다고 느낀다. 그런 때문에(기원이 다르지만) 결과적으로 같은 모습으로 진화한 것이 아닌가 하고 생각할 수 있을는지 모른다.>

 

사람 게놈의 40%이상에 바이러스의 흔적이 남아있다.

DNA에는 아데닌((adenine/ A), 구아닌((guanine/G), 티민(thymine/T), 시도신(cytosine/C)이라는 4종류의 염기의 배열에 따라 정보가 기록되어 있다. 사람의 DNA에 존재하는 이들 배열은 2003년에 모두 해독되었다. 그 중에 40% 이상에 바이러스에서 가져온 것으로 보이는 배열이 있다고 한다.

바이러스는 기생하는 곳인 생물이 없으면 증식하지 못한다.

한편 현대 생물, 특히 인류를 비롯한 포유류도 실은 바이러스 없이는 현재의 모습을 획득하지 못했을 가능성이 있다.

바이러스 중에는 세포에 침입하여 증식할 때에 숙주가 되는 생물의 DNA에 스스로의 유전자가 짜여 지는 것이 존재한다. 이런 바이러스를 <레토로바이러스(retrovirus)>라 한다. 또 이처럼 유전자가 씨를 뿌리고 이동하는 현상을 <유전자의 수평전파>라 한다.(바이러스에 의한 유전자의 이동은 이 매카니즘의 하나이다.)

실은 사람의 DNA의 약 40%이상이 일찍이 바이러스에 감염된 흔적이라고 생각되고 있다. 사람의 임부와 태아를 잇는 <태반>을 만드는 데서 중요한 작용을 하는 <신시틴(Syncytin)>이라 부르는 유전자도 그 하나이다.

어머니와 아기는 태반을 매개로하여 이어지고 있다. 바이러스가 존재하지 않으면 포유류의 자식 기르는 형태도 변했을는지 모른다.

이 유전자는 바이러스로서는 엔베로프(envelope) 부분의 단백질을 만들기 위한 것이다. 이 단백질이 있는 덕분에 바이러스는 세포에 감염할 수가 있다.

유전자의 수평전파가 일어났다고 해도 짜여 진 유전자가 반드시 그 생물종의 특징으로서 계승된다고는 할 수 없다. 짜여 진 새로운 유전자가 세대를 초월하여 계승되는 데는 바이러스가 생식세포에 감염되지 않으면 안 되기 때문이다.

직감적으로 생각하면 단세포생물이라면 물론이고 다세포로 복잡한 구조를 가진 생물일수록 바이러스의 유전자가 생식세포에 짜여 져 있어서 세대를 초월하여 계승되는 것은 어려운 것이다.

단지 다케무라 교수는 다음과 같이 말한다.

<사람게놈(사람의 DNA)을 조사해보면 아마도 사람에게 특유한 바이러스 유래(라고 생각된다)의 유전자도 있으므로 영장류가 다양화하는 것이나 그보다 앞의 단계에서 유전자의 수평전파가 일어나고 있는 것은 아닌가 하고 생각되고 있다.>

 

생물에게서 유전자를 ‘훔치는’ 거대 바이러스가 진화의 열쇠를 잡는다.

바이러스는 생물에 유전자를 주기도 하는 한편 빈도는 높지 않으나 거꾸로 여러 가지의 생물에서 유전자를 훔치기도 한다.

다케무라 교수의 연구대상인 거대 바이러스는 마치 원래는 단순한 바이러스가 생물에게로 감염, 증식을 반복하는 사이에 유전자를 훔치면서 크게 진화한 결과 생겨난 것이 아닌가 하고 생각하고 있다고 한다.

* 거대 바이러스; 종래의 바이러스와 같이 스스로 단백질을 만들지 못하고 생물의 세포에 침입하지 않으면 증식도 하지 못하지만 지금까지 알려진 바이러스와 비교하여 매우 크고 유전자의 수도 많은 바이러스.

다케무라 교수에 따르면 <거대 바이러스는 지금까지의 바이러스 이상으로 생물에 가깝다는 것을 알았다. 생물과 바이러스의 경계선이 애매해지고 있다.>고 말한다.

다시 근년의 연구에서는 거대 바이러스가 생물의 진화사에 있어서 세포의 핵을 만드는 구조(진핵생물에로의 진화)에 큰 영향을 끼치고 있을 가능성이 있음도 알려지고 있다고 한다.

감염증의 원인으로서의 면만이 주목되고 있는 바이러스이지만 조금 시점을 바꾸는 것만으로 생물의 진화할 때에 종종 중요한 역할을 담당하고 있음을 보아왔다.

코로나의 화를 당하고 있는 지금 신형 코로나 바이러스와의 공생이 필요해진다고 지적되는 일이 많은데 바이러스와의 공생은 어떤 의미에서는 생물로서의 숙명인지 모른다.

출처=www.businessinsider.jp › post-212...

 

다케무라 마사하루(武村政春)

1969년 미에현쓰시(三重県津市) 생. 1992년 미에대학생물자원학부(三重大學生物資源學部) 졸업. 1998년 나고야대학대학원의학연구과박사과정(名古屋大學大學院醫學研究科博士課程)수료.박사(의학). 도쿄이과대학(東京理科大學) 교수. 전문은 거대 바이러스학, 분자생물학, 생물교육학.