바이러스 너 어디서 왔니? 바이러스 기원설

바이러스 너 어디서 왔니? 바이러스 기원설

 

바이러스 발견

 

바이러스는 라틴어로 독(poison)이란 뜻입니다. 바이러스의 존재는 19세기 후반에나 알려지기 시작했는데, 그 이전에는 병을 일으키는 작은 미생물은세균뿐이라고 생각하였습니다. 그러나 세균보다 작은 어떤 액체 혹은 입자가 병을 일으킨다는 것을 발견하였을 때, 세균보다 작은 것은 독일 것이라 추측하였기 때문에 세균보다 작은 전염성 병원체를 virus(poison)라 명명하였습니다.

 

최초로 바이러스의 존재를 제안한 사람은 담배모자이크 질병을 연구하던 Dmitry Ivanovsky였습니다. 담뱃잎을 갈아 식물조직 즙을 거르고 세균, 진균 및 기생충를 모두 제거한 후 건강한 담뱃잎에 접종하여도 같은 질병을 일으킨다는 것을 발견하고, 극미 생물에 의해 담배 모자이크병이 발생한다고 학계에 보고하였습니다. 그 이후 네덜란드의 식물학자이자 미생물학자인 Martinus Beijerinck가 ‘virus’라는 용어를 처음 도입하였습니다.

 

 

 

바이러스 너 어디서 왔니?

이미지출처: 네이버 백과사전

 

 

세포도 너무 작아서 현미경 없이 볼 수 없는데 바이러스는 그보다 1/100의 크기로 전자 현미경과 분자 유전학이 발전된 이후에야 연구가 급물살을 타기 시작했습니다. DNA와 RNA로 된 구성물질과 단백질 껍질이 거의 전부인 바이러스는 세균부터 동물, 식물, 버섯, 곰팡 이르기까지 지구 상 모든 생물체를 감염시킬 수 있는데, 도대체 이 녀석들은 어디서 온 걸까요? 과학자들 사이에 바이러스의 기원을 놓고 아직도 결론을 내지 못한 체 논쟁을 이어 가고 있습니다.

 

그럼 그동안 어떤 가설을 내세우고 논쟁을 해 왔는지 소개해 볼까 합니다.

 

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1. 최초의 생명체

이미지출처:과학드림 유튜브 캡쳐

 

처음엔 바이러스를 최초의 생명체로 보기도 하였습니다. 이는 원시 생명체인 세균보다 더 단순했기 때문입니다.

하지만 바이러스의 생활사가 밝혀지면서 이런 생각은 금새 깨지게 됩니다. 이들은 무조건 세포 내 기생을 통해서만 삶을 영위해 나갈 수 있었기 때문이었죠. 바이러스마다 생활사는 제 각각이지만 그들의 삶을 아주 간략히 묘사하면 이렇습니다. 바이러스가 세포 안으로 들어와 유전물질과 겉 껍집을 방출합니다. 그리고 이 유전물질과 겉껍질은 세포 내 효소의 도움을 받아 증식한 다음에 다시 원래되로 재조립된 후 세포 밖으로 탈출해 주변 세포들을 다시금 감염시키며 증식합니다. 바이러스는 세포 없이 물질대사도 증식도 할 수 없기 때문에 세포보다 지구에 먼저 나타났다고 보기에는 무리가 있었습니다.

 

 

2. 세포 퇴화설

이미지출처:과학드림 유튜브 캡쳐

최초의 생물체설 이후 생물학자들은 바이러스 기원을 세포 퇴화설로 설명했습니다. 대상포진을 일으키는 헤르페스 바이러스나 천연두를 일으키는 바이러스 등 많은 바이러스들이 세포처럼 이중가닥 DNA 지녔는데 이들의 DNA는 유전자가 100여 개뿐인 데다가 크기도 작아 세포가 퇴화됐다고 생각하기에 충분했죠. 즉 원시 세포 중 일부가 점차 DNA를 잃어가며 작아졌고 그 결과 바이러스로 됐다고 생각한 것입니다. 그러나 이 세포 퇴화설로는 RNA바이러스를 기원을 설명할 수가 없었습니다.

지구 상의 모든 세포는 유전물질로 DNA만을 지니고 있는데, 만약 이세포가 퇴화해서 바이러스가 됐다면 대부분의 바이러스도 DNA 유전물질로 지녀야 할 것입니다. 하지만 현실은 전체 바이러스중 RNA를 유전물질로 지닌 바이러스가 절반을 넘게 차지하고 있었던 거죠 그래서 다른 생물학자들은 또 다른 가설을 제시합니다. 바로 세포 탈출설이었죠.

 

 

3. 세포 탈출설

 

이미지출처:과학드림 유튜브 캡쳐

말그대로 세포 속 유전체 일부(DNA, RNA)와 효소 단백질 등이 세포를 빠져나와 바이러스가 됐다는 거였죠. 이가설은 DNA는 물론 RNA도 설명할 수 있었습니다. 소아마비를 일으키는 폴리오바이러스나 콩과 식물을 감염시키는 코모바이러스 등 이들이 지닌 RNA는 세포 속 mRNA구조와 매우 닮았고, 이 바이러스의 효소 유전자도 세포의 것과 비슷했던 것입니다.

 

이미지 출처:과학드림 유튜브 캡쳐

이렇게 세포의 기원이 세포 탈출설로 굳혀지려는 찰나 다 된 세포 탈출설에 재를 뿌리는 녀석이 등장합니다.

2003년 거대 바이러스 미미 바이러스의 발견이었죠. 녀석의 지름은 400~600나노로 기존 바이러스보다 몇 배나 컸고, 염기(118만 개)와 유전자(1000여 개)의 수도 여타 바이러스 들과는 비교조차 안됐죠. 그리고 2011년 칠레 해안에서 미미 바이러스보다 좀 더 큰 메가 바이러스가 발견됩니다. 당시 생물학자들은 이보다 더 큰 바이러스는 발견되지 않을 거라고 호언장담했지만 2년 뒤 그들의 장담은 보기 좋게 깨집니다. 메가 바이러스보다 2배 이상 크고 대장균보다 살짝 작은 판도라 바이러스가 발견 된 것입니다. 게다가 2014년에 시베리아 영토층에서 판도라 바이러스보다 더 크고 대장균과 맞먹는 피토 바이러스가 발견되면서 세포 탈출설은 새로운 국면을 맞이하게 되죠. 왜냐하면 세포의 일부가 탈출해 바이러스가 됐다는 가설로는 세포만 한 거대 바이러스의 존재를 설명하기에는 역부족이었기 때문입니다.

 

 

4. 제4의 생물영역설

 

이미지 출처:과학드림 유튜브 캡쳐

상황이 이렇게 흘러가던 중 2015년 미국 일리노이대 구스타포 교수는 바이러스의 겉껍질인 단백질의 기원이 굉장히 오래됐다는 사실을 발견하고는 바이러스의 기원을 "제4의 생물영역설"로 설명했죠. 현재 생물은 세균, 고세균, 진핵생물 영역 총 3가지로 분류하는데 구스타포 교수는 여기에 바이러스 영역, 제4의 생물영역이 추가돼야 한다고 주장했습니다. 즉 바이러스는 지구 태초에 세포와 닮은 원시 생명이 출현했을 때 이들로부터 원시 바이러스가 분화됐고, 원시 바이러스는 자립된 삶을 살다가 얼마 지나지 않아 세포에 기생하면서 오늘날의 수많은 바이러스로 진화의 가지를 뻗어 왔다는 거였죠. 한마디로 말하면 바이러스가 세포에서 탈출한 게 아니라 독자적으로 생겨난 생명체 중 하나라는 주장입니다.

 

그러나 2017년 오스트리아 하수처리장에서 거대 바이러스인 클로스 뉴 바이러스를 발견한 슐츠 박사는 이 주장을 반박했습니다.  유전체 조사 결과 이 거대 바이러스는 수억 년 동안 숙주세포의 에너지를 뺏어 오면서 커진것으로 밝혀졌기 때문입니다. 슐츠박사가 이연구를 사이언스지에 발표하자 일부 생물학자들은 바이러스는 생명 역사 이래로 독립적으로 진화한 생명체가 아닌 하나의 입자로서 지난 수억년동안 숙주 세포의 유전 물질을 강탈해 왔을 뿐이라며 구스타포 교수의 원시 바이러스 세포설을 맞받아쳤죠 그래서 아쉽게도 바이러스의 기원에 대해서는 아직까지도 학계에서 논쟁을 이어가고 있는 중입니다. 

 

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본 내용은 네이버 지식 백과와 과학드림 유튜브를 참고했습니다.