KISTI의 과학향기

당신 주변에 있는 극도로 작은 세계에서는 이 세상의 진정한 주인들이 무자비한 싸움을 벌이고 있습니다.

미생물, 아메바, 원생생물, 박테리아, 고균, 균계들이 자원과

공간을 위해서 경쟁하죠. 또한, 모든 다른 것들을 공격하는 바이러스의 기묘한 공포도 있죠.

살아있지도 않은 이 바이러스들은 세상에서 제일 작고, 제일 많고, 제일 치명적인 존재로서, 날마다

수십억 마리의 생물들을 죽이고, 자원보다는 차지할 수 있는 생명에만 관심을 가집니다. 또한, 사실은

큰 바이러스들이 생물과 무생물의 경계를 흐리는 바이러스들이 존재하고, 그들을 사냥하는 바이러스들도 존재합니다.

당신의 세포, 혹은 박테리아보다도 작은 바이러스는 고작 껍데기와 약간의 유전체,

그리고 약간의 단백질뿐입니다. 물질대사, 이동성, 의지와

야망이 없는 이들은, 목적이 없는 듯이 떠다니면서 감염시키고 장악할 수 있는 대상을 찾아다닙니다.

바이러스는 너무나도 단순하다 못해 생물인지 무생물인지 구별하기 힘들 정도입니다.

어떤 과학자들은 바이러스는 살아있다고 하고, 다른 이들은 바이러스가 감염시키는 세포들이 진짜로 살아있는 바이러스,

바이러스성 세포라고 불리는 잡종 생물, 이라고 하고, 바이러스 입자들은 씨 또는 포자

라고 생각하고, 많은 다른 이들은 바이러스는 그저 무생물이라고 생각합니다. 바이러스의 기원은 수수께끼같다고 생각합니다.

왜냐면 애초에 어떻게 자신을 증식시키기 위해서 피해자가 필요한 생물이 생겨날 수 있을까요?

이에 대해서는 매우 많은 가설이 존재합니다. 바이러스는 생명의 탄생에 필수적인 단계였을 수도 있고, 혹은

처음에는 그저 세포에서 탈출한 DNA였던 것이 복제에 매우 뛰어나진 걸 수도 있습니다.

혹은 이들은 다른 이들에게 자신이 할 일을 다 맡기는 매우 게으른 기생충들의 후손일 수도 있죠.

현재로서는 바이러스는 아마도 각기 다른 기원에서 다수의 탄생을 했다고 생각합니다.

하지만 우리는 단순히 아직 확신하지는 못합니다. 진실이 무엇이 됐던, 바이러스는 이 세상에서 가장 성공적인

생물들입니다. 지구에는 약 1억의 억 억 억 배 개의 바이러스가 존재합니다. 만약 다 같이 모아둔다면,

약 1억 광년 정도의 길이, 또는 우리은하 500개의 길이입니다.

최근에 과학자들이 자이러스라고 별명이 붙여진 새롭게 발견한 바이러스 종류로 인하여

바이러스는 더욱더 이상해졌습니다. 이 발견은 다수의 기록을 깰 뿐만이 아니라, 우리가 가진 바이러스의

본성의 가정들에 대해 의문을 가지게 했죠. 심지어, 말이 안 되는 것 같아 보이지만, 자이러스에는

다른 바이러스들을 사냥하는 바이러스인 바이로파지라는 자신만의 기생충을 발견할 수 있었습니다. 2003년에 처음 발견했을 때부터,

자이러스들은 정말 어디에나 있는 것처럼 보입니다. 바다에도,

물탱크에도, 돼지 내장에도, 사람 입에도 존재하고, 우리가 생각하는 것보다 더 이상합니다.

자이러스는 마치 털이 많은 기하학적인 형태나 미니 피클 같아 보이고, 여느 바이러스보다 크기가 더 커서

이렇게 오랫동안이나 우리들의 등잔 밑이 어두웠을 수 있습니다.

과학자들이 현미경으로 보고서 그냥 박테리아였다고 생각했죠.

이 발견은 마치 갑자기 코끼리 크기의 오리를 여기저기서 발견한 것처럼 생각할 수도 있겠죠.

우리가 발견한 대부분의 자이러스들은 아메바들과 다른 단세포 생물들을 사냥합니다. 목표물을 찾으면

연결을 하고, 대상의 자연적인 과정을 통해서 세포 안으로 들어갑니다. 다른 모든 바이러스처럼 이들의 목적은

목표물의 체계를 장악하고 번식하는 것입니다. 생쥐가 당신의 입에 들어가서 당신의

장기, 뼈, 그리고 지방 조직을 사용해서 생쥐 공장을 만든다고 생각하면 비슷합니다.

자이러스는 공격용 단백질과 유전체를 내보내고 안에서부터 세포를 탈바꿈시킵니다.

이것의 구조적 요소들, 단백질 생산 조직들, 그리고 에너지를 위한 대량의 미토콘드리아들은

실제로 바이로플라즘이라는 공장이 됩니다. 어떤 자이러스들은 심지어

세포의 항바이러스 방어체계로부터 보호하기 위해서 막을 형성합니다. 이게 끝나면

바이로플라즘은 목표물 안으로부터 시작해서 다 찰 때까지 새로운 자이러스를 생산해냅니다.

마지막으로, 이 침입자는 세포에 자폭을 명령하게 되고, 내보내진 새 자이러스들은 목표물을 찾게 됩니다.

하지만 이 자이러스들이 특별한 이유는 심지어 작동 방식 또는 크기가 아니라

이들은 우리가 바이러스에서 가능하다고 생각한 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것입니다. 당신의 세포는 약 2만 개의

유전자가 있고, 일반적인 박테리아는 몇천 개, 코로나바이러스는 약 15개, HIV 또는 독감은

약 10개 정도 있습니다. 물론 유전자에 개수가 전부인 건 아닙니다. 예를 들자면, 토마토는 약

3만 5천 개의 유전자가 있습니다. 하지만 우리는 대체로 생명은 복잡한 체계라고 생각해서 특정 복잡도 아래로는

어떤 것이 생물보다 무생물이라고 생각하죠. 하지만 자이러스는

수백 개, 또는 수천 개의 유전자를 가지고 있어서 생물과 무생물 사이의 선을 흐리게 만들죠.

또한, 오직 숫자만 특별한 게 아니라 이 유전자가 무엇을 하는지도 특별합니다. 우리가 생각했던 것은

바이러스성 유전자는 명령 중에서도 가장 단순해서, 그저 목표물의 방어 체계를 무너트리고

새로운 바이러스들을 만드는 것이었습니다. 하지만 다수의 자이러스 유전자는 완전히 독특해서 사실상 수수께끼의 유전자죠.

더 혼란스러운 것은, 이들의 유전자 중 다수는 생물의 특성을 띠고 있습니다.

예를 들자면 영양분 섭취, 에너지 생산, 광수집, 복제, 또는

세포가 살아있으려면 꼭 필요한 것들이 있죠. 최근 연구 중 어떤 연구들은 매우 복잡한 게놈을 가진 자이러스들은

혼자서 기본적인 수준의 물질대사를 할 수 있다고 주장하는데요,

이것이 만약 진짜라면 우리가 바이러스에 대해 생각했던 것을 완전히 뒤바꿔놓을 수 있습니다. 우리는 아직 확실하게 안 것은 없지만,

자이러스 유전자에 대한 한 가설은 자이러스가 목표물의 생리 및 목표물의 진화를

자신의 게놈을 목표물에 게놈과 섞음으로써 바꿔놓고, 키메라 생물로 만들 수 있거나,

반대로 숙주의 유전자를 가져감으로써 자이러스가 자기 자신을 수십 억 년 동안

바뀔 수 있습니다. 자이러스들은 나란히 존재하면서 세포를 감염시키고, 생명의 발전에

단순히 기생생물이 아닌 진화를 이리저리 다른 방향으로 움직이게 만들면서, 다수의 방향으로

유전자를 섞으면서 보이지 않는 영향을 끼쳤을 수도 있습니다. 이를 통해서 우리는 이들의 다른 독특한 점을 알 수 있습니다. 자이러스를

사냥하는 바이러스들인 바이로파지들의 개념 자체가 매우 혼란스럽습니다. 어떻게 다른 아마도 죽어있는 걸 사냥하는 것이

죽어있을 수가 있을까요? 한번 그들 중 하나를 봅시다. 스푸트니크라는

자이로파지는 마마바이러스라는 바이러스를 사냥하고, 마마바이러스는 또다시 아메바들을 사냥합니다. 스푸트니크는 작고

미니멀리즘적인 바이러스로, 복제하기 위한 유전자와 도구가 없습니다.

하지만 이것이 있는 것은 마마바이러스의 바이로플라즘 공장을 장약하는 능력입니다. 따라서 바이로파지들은

자신들의 목표물인 자이러스가 그들의 목표물인 아메바를 먼저 감염시키고 난 후에 숙주로 삼는 것입니다.

스푸트니크에 감염된 마마바이러스는 매우 적은 양의 새로운 자이러스들을 만들 수 있고, 이들 중에는

기형이 돼서 다른 세포를 추가로 감염시킬 수 없는 것들이 많습니다. 대신 이것은 엄청난 양의 새로운 스푸트니크

바이로파지들을 만듭니다. 다른 바이로파지들은 더 미묘합니다. 새로운 바이로플라즘을 감염시켰을 때, 자신의 유전 부호를

새로이 만들어진 자이러스들에게 긴급 정보 요원처럼 주입합니다. 이 잡입된 자이러스들이

세포를 성공적으로 감염할 시에, 자이러스가 아니라 바이로파지들이 대부분 생산됩니다.

자이러스들이 무방비 상태인 건 아닙니다. 몇 년 전에 항바이러스 세균 방어 시스템인 CRISPR이

발견됐을 때, 세상은 경외에 빠져있었습니다. 알고 보니, 어떤 자이러스들은

항바이러스성 자이러스 면역 체계와 비슷한 체계를 가지고 있습니다.

또한, 바이로파지들은 세포들에 항자이러스 방어 장치처럼 작동할 수 있습니다.

원생생물이 자이러스에게 감염됐을 때 자신의 게놈에 바이로파지의 유전 부호를 주입해서 가지고 있던

일부 원생생물들이 발견됐습니다. 이 부호를 사용해서 바이로파지들을 직접 생산해서

자이러스 공장들을 장악했습니다. 결국에는 원생생물이 자이러스에 의해 죽겠지만

자이러스를 내보내서 자신의 친구들을 죽이는 게 아닌, 바이로파지들을 내보내서 다른 자이러스들을 사냥했습니다.

이 영상에서 말해드린 것들에 대한 엄청난 것은, 우리는 아직 시작에 불과하다는 것입니다.

자이러스와 바이로파지들이 발견된 지 20년도 채 안 지났습니다. 이 극도로 작은 세계에서

일어나는 일이 너무 많아서, 이건 고립된 현상이 아니라 수 조 마리의 유기체와 바이러스들의

탁구 게임입니다. 따라서, 당신이 지루하다고 생각하고 새롭게 발견할 게 별로 없다고 생각하면,

우리가 자세히 보기 전에는 보이지 않는 이 자이러스들과 코끼리 크기의 오리들에 대해서 생각해보세요.

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번역: sredaznm