신종 바이러스는 어떻게 생겨날까?

갑자기 나타나거나 또는 의학계에 새로 보고되는 바이러스를 보통 신종 바이러스(emerging virus)라 합니다. 에이즈를 일으키는 HIV를 전형적인 예로 들 수 있습니다. HIV는 1980년대 초에 샌프란시스코에 난데없이 나타난 것처럼 보였습니다. 이후의 연구를 통해 벨기에령 콩고에서 나타난 사례는 1959년까지 거슬러 올라간다는 사실이 알려졌습니다. 1976년 최초로 중앙 아프리카에서 발견된 에볼라바이러스는 출혈열을 일으키는 여러 종의 신종 바이러스 가운데 하나입니다. 출혈열은 고열, 구토, 다량의 출혈, 순환계장애 등의 여러 증상을 동반하며 종종 치명적입니다. 뇌염을 일으키는 여러 종의 위험한 바이러스 또한 신종 바이러스에 속합니다. 한가지 예가 웨스트나일바이러스(West Nile virus) 로 1999년 북미지역에 처음 나타나 미국에서 48개의 인접한 주에 전파되었습니다.

급성 호흡기 증후군 (severe acute respiratory syndrome, SARS)은 2002년 11월 중국의 남부지역에서 처음 나타났습니다. 다음 8개월동안 전세계적으로 유행되면서 8,000명이 감염되고 700명 이상이 사망하였습니다. 과학자들은 재빨리 감염체가 코로나바이러스(coronavirus)라는 사실을 알아냈습니다. 코로나바이러스는 단일가닥 RNA유전체를 지닌 바이러스로(IV형) 이전까지는 사람에게 질병을 일으킨다고 알려진 바 없었습니다. 공중보건 관계자들은 이 사건에 조속히 대처하여 환자들을 확인하고 환자들과 접촉했던 사람들을 격리시켰습니다. 감염력이 낮고 또 SARS 바이러스의 다른 특성들로 인해 더 많은 사람들이 감염되기 전에 이 유행병이 더 퍼지는 것을 막을 수 있었습니다.

이런 바이러스들이 어떻게 갑작스럽게 인간 사회에 나타나 이전까지는 매우 드물거나 심지어는 전혀 알려지지 않았던 심각한 질병을 일으키는 것일까? 바이러스 질병이 새로 출현하는 것에는 세 가지 과정이 작용합니다. 

｜RNA바이러스는 RNA유전체를 복제할 때 교정판독을 거치지 않기 때문에 돌연변이 발생 비율이 매우 높습니다.

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어떤 돌연변이는 기존의 바이러스를 이 바이러스에 면역력을 가진 사람들에게조차 질병을 일으킬 수 있는 새로운 유전적 변이형으로 바꿉니다. 예를들면 일반적인 독감의 유행, 즉 독감 유행병(epidemics)은 기존의 종류와는 유전적으로 충분히 달라 사람들이 거의 면역력을 지니지 못하는 새로운 형태의 인플루엔자 바이러스에 의해 일어납니다.

바이러스성 질병의 출현을 야기하는 두번째 과정은 

｜작고, 격리된 인간 집단에서 바이러스성 질병이 전파되는 것입니다. 

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예를 들어 에이즈는 세계적으로 퍼지기 시작하기 이전에 수십 년 동안 거의 그 존재를 알지도 이름이 붙어 있지도 않았습니다. 이 경우는 세계 여행이 가능해졌다거나, 혈액투석, 성의 문란, 정맥으로 주사하는 약의 남용 따위와 같은 기술적이고 사회적인 요인으로 인해 이전에는 드물었던 사람의 질병이 세계적으로 유행하게 된 것입니다.

새로운 바이러스성 질병의 세번째 공급원으로는 

｜다른 동물에 존재하던 바이러스가 사람에게 전파되는 것을 들 수 있습니다. 

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과학자들은 이런 방식이 사람의 신형 질병의 3/4가량을 차지한다고 추정하고 있습니다. 동물은 특정한 바이러스를 몸에 지니고 이를 전파시킬수는 있어도 대개 병에 걸리지는 않습니다. 이런 경우 그 동물을 이 바이러스의 자연 보균체라 합니다. 예를 들어 박쥐 가운데 한 종이 SARS바이러스의 자연적인 보균체로 확인되었습니다. 중국에서는 박쥐를 식품으로 판매하며 심지어는 박쥐의 배설물을 말린 것도 의료용으로 팝니다. 두가지 모두 이 박쥐의 바이러스가 사람으로 전파되는 경로가 될 수 있습니다.

유행성 독감은 생물종 사이에서 전파되는 바이러스의 영향을 알기에 좋은 사례가 됩니다. 인플루엔자 바이러스에는 세 종류가 있습니다. B형과 C형은 사람만 감염시키며 유행병을 일으키지 않습니다.

그러나 A형은 새, 돼지, 말, 사람을 포함하여 다양한 동물을 감염시킬 수 있습니다. 인플루엔자 A형이 지난 100년 동안 인류 집단에 세차례의 주요 유행성 독감을 일으킨 바이러스입니다. 가장 치명적이었던 것이 1918~1919년 사이에 400만 명의 사람을 죽음으로 몰아간 "스페인 독감" 범유행병(전세계적인 유행병)입니다. 제 1차 세계대전에서도 수 많은 병사들이 스페인 독감에 걸려 사망하였습니다. 1918년 독감 범유행을 일으킨 바이러스는 조류에서부터 온 것이라는 증거가 있습니다.

범유행성 독감이나 그 밖의 유행성 질환은 한 종의 숙주에서 다른 종의 숙주로 바이러스가 전해지면서 돌연변이가 발생하여 나타나는 것으로 설명할 수 있습니다. 어떤 동물이 한 종류 이상의 독감 바이러스에 감염되면 여러 종류의 바이러스 유전체 사이에서 유전자 재조합이 일어날 수 있습니다. 이때 서로 뒤섞인 RNA 분자가 완전한 바이러스 유전체를 이루어 바이러스 입자 안으로 조립될 수 있다면 새로운 형태의 바이러스가 탄생하는 것입니다. 돌연변이와 함께 재조합에 의한 변화는 사람의 세포를 감염시킬 수 있는 새로운 바이러스 종류를 출현시킵니다. 이렇게 변화된 형태의 바이러스에는 이전에 한 번도 감염된 적이 없기 때문에 사람들은 면역력을 보이지 못하고 재조합 바이러스는 심각한 병원성을 나타낼 수 있는 잠재력을 지닙니다. 이러한 독감 바이러스가 사람 사이에 널리 퍼질 수 있는 능력을 지닌 바이러스와 재조합된다면 이 바이러스는 사람 사이에 수비게 전파되어 심각한 유행성 질병의 발생을 야기할 수 있습니다.

인플루엔자 A형의 각기 다른 종류마다 표준적인 이름을 붙여 왔습니다. 1918년 독감을 일으킨 종유는 H1N1형이라 불립니다. 이러한 이름은 바이러스의 표면에 존재하는 두 가지 단백질의 종류를 의미합니다. H는 인플루엔자 바이러스가 숙주세포에 부착하는 것을 돕은 헤마글루티닌(hemagglutinin)을, N은 감염된 세포에서 새로운  바이러스가 방출되는 과정을 돕는 효소인 뉴라미니다제(neuraminidase)의 머리글자에서 온 것입니다. 지금까지 16종의 헤마글루티닌과 9종의 뉴라미니다제가 알려졌습니다. 수생 조류에서는 H와 N의 모든 조합을 지니는 바이러스가 존재하는 것으로 알려졌습니다.

1997년 홍콩에서 적어도 18명의 사람의 H5N1 바이러스에 감염되어 여섯명이 곧 사망하였습니다. 이 같은 종류의 바이러스는 이전까지는 야생 조류에서만 발견되었는데 그 해 초에 수천 마리의 닭을 죽음에 이르게 했으며 야생 조류나 다른 종에서 옮겨온 것으로 추정됩니다. 홍콩에서 사육하던 150만 마리의 가금류를 집단 폐사시키고 나서야 집단 발병을 중단시킬 수 있었습니다. 그러나 2002년이 시작되면서 남동 아시아 주변에서 또 다른 H5N1 바이러스가 사람을 감염시키는 사건이 발생하기 시작하였습니다. 2007년까지 이제는 "조류독감"이라 불리는 이 바이러스 질병은 약 160명을 사망하게 했습니다. 더욱 놀라운 사실은 전체적인 사망률로 이는 50%이상에 달합니다. 1억 마리 이상의 조류가 이 병으로 죽거나 감염이 확산되는 것을 막기 위해 폐사되었습니다. 몇몇 종의 조류를 백신으로 예방하려는 시도가 진행되고 있습니다.

조류 독감의 지리적 분포화 숙주 범위는 점점 확산되는 추세입니다. 이 질병은 돼지, 호랑이, 애완용 고양이와 개는 물론 아프리카와 유럽의 야생 조류와 가금류에서 발견되었습니다. 숙주 범위가 확대되면 서로 다른 종류의 유전 물이 뒤섞여 새로운 바이러스 종이 출현할 가능성이 더 높아집니다. 만일 H5N1 조류 바이러스가 쉽게 사람 사이에 전염되어 퍼질 수 있는 형태로 진화한다면, 이는 인류에 또 한 번의 심각한 집단 발명을 일으킬 수 있습니다. 인간에서 인간으로의 전파가 가능하다는 점은 가족들 사이에 환자가 많이 몰려있다는 등의 몇가지 사실로 추측 가능합니다. 그렇지만 아직 이 병이 소규모 집단에서 발병하는 수준을 넘어 유행병 수준의 질병을 야기하지는 않았습니다. 새로 출현하는 바이러스와 이들이 일으킬 수 있는 인류의 범유행성 질병을 연구하는 사람에게 조류 독감은 현재 진행형인 사례가 됩니다.

지금 까지 살펴본 것처럼, 신종 바이러스들은 대개는 그 자체로 새로운 것은 아니며 기존에 있던 바이러스에 돌연변이가 일어나 현재보다 더 넓은 숙주범위를 지니게 된 것이 많습니다. 숙주의 행동이나 환경의 변화로 인해 새로운 질병을 일으키는 바이러스가 쉽게 이동할 수 있게 되었습니다. 예를들면, 새로운 길이 뚫려 이전에는 격리되어 살았던 집단 사이에서는 바이러스가 전파될 수 있습니다. 또한 숲은 파괴하여 작물을 심는 면적이 넓어지면서 사람을 감염시킬 수 있는 바이러스를 포함하는 다른 동물과 접촉하는 일이 많아지기도 했습니다.