무시무시한 질병. 눈에 보이지 않는 미생물 때문?

지난해에 유행했던 신종 플루, 여름이면 항상 찾아오는 콜레라, 이질, 장티푸스, 무시무시한 질병인 에이즈까지. 이들의 공통점은 무엇일까요? 

바로 병의 원인이 미생물이라는 것입니다. 

인간에게 치명적인 영향을 끼치는 질병들이지만, 정작 이것은 눈에도 보이지 않는 생물에 의해 일어난다는 것. 혹시 알고 계셨나요? 

이번 시간에는 눈으로는 식별하지 못할 만큼 작지만, 인간의 목숨을 위협할 만큼 무서운 미생물, 그리고 질병에 대해서 알아보려고 합니다.

미생물이란?

 

미생물이란 육안으로는 판별할 수 없는 미세한 크기의 생물을 말합니다. 크기는 작지만, 미생물의 생명력은 대단합니다. 우리의 주변에 사는 것은 물론, 고온의 화산지대, 심해지역, 매우 추운 곳에서도 존재한답니다. 우리 몸에도 엄청난 수의 미생물이 살고 있어요. 우리 몸을 구성하는 세포의 수를 평균 1.1×10 정도라고 할 때, 인간 세포의 10배에 달하는 세균 세포가 체내에 존재한다고 합니다.

 

미생물에는 여러 종류가 있답니다. 연구가 가장 많이 된 단세포 원핵생물(막성 소기관을 가지고 있지 않은 생물) 세균(Bacteria), 광합성을 통해 영양분을 얻을 수 있는 조류(Algae), 광합성을 하지 못하여 기생생활을 하는 균류(Fungi), 세포의 구조로 되어 있지 않지만, 기생을 통해 생명활동이 가능한 바이러스(Virus), 단세포의 원시적 동물인 원생동물(Protozoa) 등으로 구성되어 있어요.

 (왼쪽부터 세균, 바이러스, 원생동물)

미생물은 다양한 역할을 하고 있답니다. 다양한 환경에서 다른 생물들과 상호작용하여 생물의 다양성에 이바지합니다. 미생물은 어떠한 환경에서든 존재하기 때문이지요. 인간의 몸 곳곳에서도 활약하고 있습니다. 미생물 연구를 통해 생물에 대한 지식을 축적할 수 있습니다. 대장균(E.coli)은 생명에 대한 지식의 범위를 급격히 넓혀준 예가 될 수 있습니다. 또한, 인간의 삶의 질을 높일 수 있는 수단이 되기도 합니다. 미생물들의 독특한 능력을 연구하여 일상생활에 이용하려는 것이지요. 연구된 미생물의 숫자는 전체 미생물 수의 고작 1%밖에 되지 않기 때문에, 그 가능성은 실로 무궁무진하답니다.

미생물과 질병 

 

하지만 미생물이 모두 긍정적인 역할만 하지는 않습니다. 인간에게 치명적인 질병을 안겨주기도 하거든요. 인간에게 해가 되는 미생물들을 각 생물군에 따라 나누어 볼 수 있습니다. 첫 번째는 세균성 질병입니다. 단세포 원핵생물로 분류되는 세균(흔히 박테리아라고 불립니다.)에 의한 질병으로, 세균성 이질, 세균성 폐렴, 콜레라, 파상풍 등이 대표적인 질병입니다. 두 번째는 바이러스성 질병입니다. 바이러스는 단백질 껍질과 유전물질로 이루어진 매우 단순한 생명체이지만, 치명적인 질병을 가져오곤 하는데요. 후천성 면역 결핍증(AIDS), 홍역, 감기 등을 일으킵니다. 말라리아, 수면병 등은 원생생물에 의해 일어나며, 무좀, 아구창 등은 진균류가 관여합니다.

 

질병에 관여하는 생물군이 질병마다 다르므로, 치료법도 모두 다릅니다. 세균에게는 항생제, 바이러스에게는 항바이러스제, 곰팡이에게는 항진균제를 이용하게 됩니다. 생물군마다 대사 방법, 구조 등이 모두 다르므로 각각에 맞는 치료법을 택해야 합니다. 예를 들면, 바이러스에 의한 감기에 항생제를 투여하는 것은 감기 자체를 치료할 수 없습니다. 이는 감기에 부수적으로 따라오는 부작용들을 막기 위한 것입니다.

그렇다면 미생물이 관여하는 질병들에 대해 자세하게 알아볼까요?

<독감>은 인플루엔자 바이러스(influenza virus)에 의해서 발생하는 바이러스성 질병입니다. 바이러스의 표면에는 적혈구 응집소, 뉴라민 분해효소 두 종류의 단백질이 존재합니다. 두 단백질을 이용하여 우리 몸의 세포를 감염시키는데요. 적혈구 응집소는 H, 뉴라민 분해효소는 N으로 표기해서 인플루엔자바이러스를 분류합니다. 몇 해 전 유행했던 조류인플루엔자은 H5N1, 얼마 전 큰 반향을 일으켰던 신종플루는 H1N1로 분류됩니다.

 

독감이 무시무시한 이유는 빠른 전염성, 그리고 예측하기 어려운 변화 능력 때문이에요. 인플루엔자 바이러스는 RNA 유전정보를 가지고 있습니다. RNA는 인간이 가지고 있는 DNA와는 달리, 복제 시 생겨나는 오류를 수선하는 능력이 부족해요. 어떤 오류가 나타날지는 예측할 수 없으므로 독감이 더욱 무서워지는 것이에요. 특히 강력한 독성을 나타내는 오류라면 더욱 위험할 것입니다.

<후천성 면역 결핍증>, 일명 에이즈는 인간면역결핍바이러스, HIV에 의해 발생하는 바이러스성 질병이에요. HIV는 특별한 방법으로 인간의 세포를 망가뜨립니다. HIV는 인플루엔자 바이러스와 마찬가지로 RNA 유전정보를 가지고 있습니다. RNA 유전정보는 우리 세포 내에 주입되며, DNA를 합성하게 되는 데요. 역전사라고 하는 이 방법은 매우 특이한 과정입니다. 만들어진 바이러스의 DNA는 인간의 도구를 이용해 새로운 바이러스를 만들어냅니다.

 

이렇게 만들어진 바이러스는 인간의 면역계를 공격합니다. 바이러스 침입 초기에는 면역계와 바이러스 간의 경쟁이 팽팽하게 이어집니다. 하지만 HIV는 RNA 바이러스로, 인플루엔자와 같이 복제 시 오류가 자주 일어나 돌연변이가 많이 일어납니다. 이러한 돌연변이는 면역시스템을 탈진시킵니다. 동시에 면역계(특히 T세포)를 망가뜨려, 결국에는 우리 몸을 무방비상태로 만듭니다. 정상적인 면역계를 가진 일반인이라면 쉽게 극복할만한 질병들이 AIDS 환자를 죽음으로 몰아넣게 되는 것이에요.

<말라리아>는 원생동물 열원충(Plasmodium)에 의해 발생합니다. 열대열원충, 삼일열원충, 난형열원충, 사일열원충이 말라리아의 원인이 되며, 그 중 열대열원충이 가장 심한 말라리아를 일으킵니다. 말라리아는 모기에 의해 옮기는 병입니다. 감염된 암컷 모기가 사람을 물게 되면서 말라리아 원충이 체내로 유입됩니다. 유입된 원충은 간으로 이동하여 성숙, 증식합니다. 마침내 간세포가 터지게 되면 원충은 혈액으로 방출되어 적혈구 내로 침투합니다. 증식에 증식을 거듭한 원충은 적혈구를 터뜨리고, 다른 적혈구를 감염시키게 되는 것입니다.

 

적혈구가 계속 파괴되기 때문에, 몸에서는 빈혈증세가 나타납니다. 원충이 적혈구를 파열시키는 시기에는 고열이 발생한다고 알려졌습니다. 두통, 설사, 복통, 근육통도 일어난다고 하는데요. 더욱 무서운 것은 말라리아충이 뇌를 침범하는 것입니다. 기생충 때문에 적혈구와 뇌혈관이 변화하게 되어 뇌의 산소 공급이 감소하고, 신경세포가 사멸하게 되는데요, 이러한 현상은 어린이에게 특히 심각하다고 합니다.

말라리아 분포지역

말라리아는 저개발 지역에서 발생하는 병으로 알려졌습니다. 물론 대부분 말라리아는 방역이 제대로 되지 않으며, 모기에게 유리한 환경을 가진 아프리카, 동남아시아 지역에서 발생합니다. 하지만 이주, 여행 등을 통해 선진국으로 유입되기 때문에 실제로는 전 세계에서 발견되는 병입니다. 전 세계적으로 150만~300만 건 정도가 사망에 이른다고 합니다. 말라리아 또한 앞에 소개한 병처럼 저항성을 나타내기 때문에, 많은 연구자가 여전히 골머리를 앓고 있는 질병입니다.

 

미생물에 의한 질병은 이외에도 매우 다양합니다. 결핵, 간염, 수인성 전염병(세균성 이질, 세균성 콜레라, 장티푸스 등) 등, 다양한 질병들이 존재합니다. 우리에게 긍정적인 영향과 부정적인 영향 모두를 안겨주는 미생물. 눈에 보이지 않는 세계이지만 우리가 끊임없이 연구하여 밝혀내야만 하는 영역이 바로 미생물의 세계인 것입니다.

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