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[술술과학] 건강과학(2) : 바이러스vs박테리아

바이러스는 생물과 무생물의 경계에 서 있는 아주 독특하고 애매모호한 존재입니다. 유전 물질인 RNA나 DNA를 단백질 껍질인 캡시드가 감싸고 있는 매우 단순한 구조를 가지고 있습니다. 스스로 단백질을 합성하거나 에너지를 만들 수 있는 설비가 전혀 없기에, 다른 생명체의 세포를 빌려야만 자손을 증식할 수 있는 절대 기생체입니다. 마치 컴퓨터 시스템을 해킹하는 칩처럼 세포의 공장을 점거하여 자신을 복제하는 특성을 지니고 있어, 생명 활동의 근간을 흔드는 위험한 존재로 인식되기도 합니다. 박테리아는 하나의 세포로 이루어진 독립적인 생명체입니다. 바이러스보다는 훨씬 복잡한 구조를 갖추고 있으며, 스스로 생명 활동을 유지할 수 있는 다양한 물질을 포함하고 있습니다. 17세기 레이우엔훅에 의해 처음 발견된 박테리아는 그 모양이 작은 막대기를 닮았다고 해서 붙여진 이름입니다. 흔히 박테리아라고 하면 해로운 존재로만 생각하기 쉽지만, 사실 우리 몸의 마이크로바이옴처럼 인체에 유익하거나 해가 없는 미생물이 대다수를 차지하며 생태계의 중요한 축을 담당하고 있습니다. 바이러스와 박테리아는 크기 면에서도 확연한 차이를 보입니다. 박테리아가 바이러스보다 대략 10배에서 100배 정도 더 크며, 이는 인체 세포 하나에 바이러스 천 마리를 일렬로 세울 수 있는 수준입니다. 이러한 미세한 존재들 중에는 인류에게 치명적인 위협이 되는 'A급 병원체'들이 존재합니다. 천연두와 에볼라 바이러스, 그리고 페스트균과 탄저균 같은 박테리아들이 여기에 속합니다. 이들은 역사적으로 엄청난 감염 속도와 높은 치사율을 기록하며 인류 사회에 극심한 공포와 공황 상태를 몰고 온 공통점이 있습니다. 역사상 가장 악명 높은 킬러로는 천연두와 흑사병을 꼽을 수 있습니다. 천연두는 20세기에만 3억 명 이상의 목숨을 앗아갔으며, 14세기 유럽을 휩쓴 흑사병은 당시 세계 인구의 절반 가까이를 감소시킬 정도로 참혹했습니다. 특히 흑사병은 몽골군이 사체를 성 안으로 던져 넣은 최초의 박테리아전에서 비롯되었다는 설이 있을 만큼 그 전파 과정이 극적이었습니다. 천연두는 현재 완전히 박멸되었으나, 흑사병은 여전히 세계 곳곳에서 간헐적으로 발생하며 인류를 위협하는 가공할 살상 능력을 증명하고 있습니다. 모든 미생물이 인류의 적은 아닙니다. 암세포만을 골라 공격하는 바이러스나, 박테리아를 잡아먹는 바이러스인 '박테리오파지'처럼 흥미로운 존재들도 많습니다. 특히 박테리오파지는 항생제 내성을 가진 슈퍼 박테리아를 퇴치할 대안으로 주목받으며 현대 의학의 새로운 희망이 되고 있습니다. 바이러스와 박테리아는 인간의 관점에서는 정복해야 할 대상일지 모르나, 사실 이들은 지구 생명체의 출발선에서 다채로운 생태계를 일궈온 위대한 개척자들입니다. 따라서 우리는 이들을 편견 없이 이해하려는 겸손한 자세가 필요합니다.

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[그림으로 보는 과학뉴스] 노화는 질병?! 좀비 세포 (part 1)

2018년 세계보건기구(WHO)는 국제 질병 분류의 11번째 개정판에 '노화'를 포함시켰습니다. 이는 인류 역사에서 노화를 단순히 자연스러운 생리 현상이 아닌, 의학적으로 극복하고 치료해야 할 질병의 범주로 정의하기 시작했음을 의미합니다. 질병으로 규정된다는 것은 곧 이를 낫게 하거나 건강한 상태로 되돌리기 위한 과학적 노력이 본격화됨을 뜻하며, 인류는 이제 노화 극복과 수명 연장이라는 새로운 도전에 직면해 있습니다. 우리 몸의 일반적인 세포들은 일정 횟수만큼 분열한 뒤 스스로 세포 사멸 과정을 거치며 신체 건강을 유지합니다. 하지만 이러한 자연스러운 흐름을 거부하고 죽지 않은 채 몸속에 잔류하는 세포들이 있는데, 이를 과학계에서는 '노화 세포'라고 부릅니다. 이들은 제 기능을 수행하지 않으면서도 사라지지 않은 채 체내를 떠돌며 주변 환경에 부정적인 영향을 미칩니다. 이는 마치 영화 속 좀비처럼 끈질기게 생존하며 문제를 일으키는 특성을 보입니다. 노화 세포의 가장 큰 문제는 이들이 단순히 머무는 것에 그치지 않고 지속적으로 염증 반응을 유발한다는 점입니다. 이 세포들이 뼈에 쌓이면 골다공증을 일으키고, 관절이나 혈관으로 이동하면 관절염이나 혈관 질환의 원인이 됩니다. 더욱 놀라운 사실은 노화 세포가 주변의 건강한 세포들까지 자신과 같은 노화 세포로 전염시킨다는 것입니다. 체내에서 일어나는 이러한 연쇄 반응은 신체 전반의 기능을 저하시키고 다양한 만성 질환을 야기하는 핵심 기제로 작용합니다. 사실 노화 세포는 젊은 층의 몸속에서도 생성되지만, 강력한 면역 체계 덕분에 즉시 제거되어 문제를 일으키지 않습니다. 그러나 나이가 들면서 면역 기능이 점차 약해지면 이러한 자정 작용이 원활하게 이루어지지 않게 됩니다. 결국 체내에 쌓인 노화 세포는 다시 노화를 촉진하는 악순환을 만들어내며 신체의 노화를 가속화합니다. 따라서 노화 방지의 핵심은 체내 면역력과 노화 세포 간의 균형을 어떻게 유지하고, 쌓여가는 노화 세포를 어떻게 효과적으로 관리하느냐에 달려 있습니다. 최근 과학계는 노화 세포만을 선택적으로 제거하는 약물인 '세놀리틱스(Senolytics)' 연구에 박차를 가하고 있습니다. 이 약물은 정상 세포에는 영향을 주지 않으면서 노화 세포만을 골라 죽임으로써 염증 반응을 차단하고, 그 빈자리를 새로운 건강한 세포가 채울 수 있도록 돕습니다. 이러한 기술적 진보는 노화가 더 이상 피할 수 없는 운명이 아니라, 약물을 통해 관리하고 되돌릴 수 있는 영역임을 시사합니다. 인류는 이제 품위 있는 죽음과 건강한 수명 연장 사이의 새로운 길을 모색하고 있습니다.

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[코로나 인터뷰] 신의철 _면역력이 무엇인가요? 면역에 대한 오해

우리가 흔히 말하는 면역력에 대한 오해를 바로잡을 필요가 있습니다. 많은 이들이 특정 음식이나 영양제로 면역력을 높일 수 있다고 믿지만, 의학적으로 면역은 훨씬 복잡하고 구체적인 개념입니다. 항암 치료나 장기 이식 등 특수한 의료적 상황이 아니라면, 일반인의 면역 체계는 대부분 정상 범주 내에서 작동합니다. 따라서 면역력을 총체적인 질병 저항성으로 이해하기보다는, 잘 먹고 잘 자는 상식적인 건강 관리에 집중하는 것이 훨씬 효율적이고 바람직한 태도라고 할 수 있습니다. 코로나19와 관련해 자주 언급되는 사이토카인 폭풍은 사실 '과잉 염증 반응'으로 이해하는 것이 정확합니다. 이는 젊은 층에서만 발생하는 특이 현상이 아니라, 고령자를 포함해 사망에 이르는 환자들에게서 공통적으로 나타나는 면역 제어 실패 현상입니다. 염증 반응은 본래 우리 몸을 보호하기 위한 면역 체계의 일환이지만, 이것이 조절되지 않고 전신으로 확산될 때 오히려 치명적인 결과를 초래합니다. 즉, 면역 반응이 항상 강하다고 해서 좋은 것만은 아니라는 점을 시사합니다. 백신의 핵심 원리는 바이러스가 세포 내로 침투하지 못하도록 막는 중화 항체를 형성하는 데 있습니다. 하지만 바이러스는 끊임없이 변이를 일으키며 이러한 항체의 감시망을 빠져나가려 시도합니다. 이를 보완하기 위해 최근에는 중화 항체뿐만 아니라 제2의 방어선인 T세포 반응의 중요성이 강조되고 있습니다. T세포는 변이된 바이러스에 대응하여 면역 체계가 보다 입체적이고 지속적인 방어력을 갖출 수 있도록 돕는 결정적인 역할을 수행하기 때문입니다. 코로나19와 같은 RNA 바이러스는 DNA 바이러스에 비해 변이 발생률이 현저히 높습니다. 이러한 변이는 계획된 것이 아니라 무작위적으로 일어나며, 그중에서 인체 내 면역 반응을 피하고 효율적으로 증식하는 변이체들이 자연 선택을 통해 살아남게 됩니다. 바이러스는 자손을 엄청나게 많이 만들어내는 특성이 있어, 환경에 가장 잘 적응한 개체가 우세종이 되는 진화론적 과정을 거칩니다. 이는 바이러스가 생존을 위해 끊임없이 변화하는 존재임을 보여주는 대목입니다. 바이러스의 진화 방향이 반드시 독성이 약해지는 쪽으로만 흐르는 것은 아닙니다. 치명률이 극단적으로 높아 전파 기회를 잃는 경우에는 독성이 약해지는 경향을 보일 수 있지만, 코로나19처럼 적절한 생존력을 갖춘 경우에는 상황에 따라 다양한 방향으로 변이할 수 있습니다. 결국 바이러스의 확산을 막기 위해서는 방역, 의료, 과학적 대응이라는 세 가지 축이 유기적으로 작동해야 합니다. 특히 과학적 영역에서의 체계적인 조직화와 대응은 향후 발생할 수 있는 위기 상황에서 매우 중요한 요소가 될 것입니다.

신의철

카오스재단코로나19 과학토크

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[과학을 찾는 사람들] 김선자 연구사 2편 : SF영화 월드컵

영화 '컨테이젼'과 '감기'는 바이러스의 확산 과정을 생생하게 그려냅니다. '컨테이젼'은 박쥐를, '감기'는 조류독감을 소재로 하여 바이러스가 어떻게 인간 사회에 침투하는지 보여줍니다. 특히 박쥐는 포유류의 약 25%를 차지하며 1,116종이 넘는 다양한 종이 존재하는데, 이들은 약 130여 종의 바이러스를 보유하고 있으며 그중 60종은 인수공통 바이러스입니다. 인간의 무분별한 생태계 파괴로 서식지를 잃은 동물들이 인간과 접촉하며 원래 동물에게만 머물러야 했던 바이러스들이 인류를 위협하게 된 것입니다. 영화적 허구는 공포를 극대화하지만 실제 과학과는 차이가 있습니다. 치사율 100%의 바이러스가 순식간에 퍼지는 설정은 현실적으로 불가능에 가깝습니다. 대개 전파력이 강하면 치사율이 낮고, 치사율이 너무 높으면 숙주가 빨리 죽어 전파가 차단되기 때문입니다. 유일한 예외라면 이미 죽은 상태로 움직이며 바이러스를 퍼뜨리는 좀비뿐일 것입니다. 바이러스는 자신의 생존과 번식을 위해 숙주와 공생하거나 적절한 균형을 유지하는 방향으로 진화하는 특성을 가집니다. 현대 의학 기술이 눈부시게 발전했음에도 불구하고 바이러스와 관련된 허무맹랑한 가짜뉴스는 여전히 기승을 부립니다. 5G 기지국이나 무선 인터넷 전파를 통해 바이러스가 퍼진다는 주장이 대표적입니다. 하지만 바이러스는 반드시 살아있는 숙주 세포가 있어야만 활동할 수 있는 존재입니다. 공기 중에 노출되면 단 몇 시간 만에 사멸하며, 물리적인 파동이나 전파를 타고 이동하는 것은 과학적으로 전혀 불가능한 일임을 명확히 인지해야 합니다. 면역력 강화에 대한 오해도 바로잡을 필요가 있습니다. 특정 음식을 먹는다고 해서 바이러스가 즉시 완치되는 것은 아닙니다. 예를 들어 김치는 그 자체로 치료제는 아니지만, 포함된 유익균들이 장내 환경을 개선하여 전반적인 면역체계를 강화하는 데 도움을 줍니다. 우리 몸은 운동, 영양 섭취, 휴식 등이 복합적으로 작용하여 방어 체계를 구축합니다. 따라서 평소 건강한 생활습관을 유지하는 것이 보이지 않는 바이러스로부터 자신을 지키는 가장 확실한 방법입니다. 인류 역사상 가장 무서운 질병 중 하나였던 천연두는 백신을 통해 정복된 대표적인 사례입니다. 소의 젖을 짜는 여인들이 우두 바이러스에 노출되어 자연스럽게 항체를 형성했다는 사실에서 백신의 원리가 발견되었습니다. 이처럼 과학은 막연한 공포를 이성적인 대응으로 바꾸어 줍니다. 영화 '컨테이젼'이 주는 교훈처럼, 우리는 과학적 근거를 바탕으로 경각심을 가지고 예방수칙을 준수함으로써 바이러스가 초래하는 사회적 위기를 극복해 나갈 수 있습니다.

국립과천과학관과학을 찾는👀사람들

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[석학인터뷰] 이재갑_코로나19 확산 관련 긴급인터뷰

에어로졸 감염은 주로 병원 내 특수한 시술 과정에서 발생하며, 일반적인 지역사회에서는 비말을 통한 전파가 주를 이룹니다. 따라서 마스크 착용은 호흡기 증상이 있는 환자가 타인을 보호하기 위해 우선적으로 실천해야 합니다. 건강한 일반인의 경우 지역사회 감염이 만연한 상황이나 노약자 등 취약 계층이 예방 차원에서 착용하는 것이 권고됩니다. 식약처 인증을 받은 KF80 마스크만으로도 일상적인 감염 예방에는 충분하며, KF94는 의료진 등 고위험군에게 적합합니다. 바이러스는 실내외를 가리지 않고 밀접 접촉 시 전파될 수 있지만, 공기 순환이 원활한 실외보다는 바이러스가 농축되기 쉬운 실내에서 전파 위험이 더 높습니다. 환경에 노출된 바이러스의 생존 기간은 조건에 따라 다르나 대개 수 시간에서 며칠 정도이며, 적절한 소독제를 사용하면 즉시 사멸합니다. 흔히 기온이 오르면 유행이 끝날 것이라 기대하지만, 고온다습한 국가에서도 확산이 일어나는 사례를 볼 때 계절적 요인만으로 안심하기는 어렵다는 점을 유의해야 합니다. 코로나19의 가장 큰 특징 중 하나는 초기 증상이 매우 가볍다는 점입니다. 콧물, 기침, 가벼운 근육통 등 일반적인 감기와 구분이 어려워 방역에 혼선을 주기도 합니다. 하지만 이러한 초기 단계에서 오히려 바이러스 배출량이 많아 타인에게 전파될 위험이 큽니다. 증상이 심해지면 고열과 호흡곤란을 동반한 폐렴으로 진행될 수 있으며, 특히 기저질환자나 고령층에게는 치명적일 수 있습니다. 따라서 주관적인 판단보다는 미세한 증상에도 주의를 기울이는 태도가 필요합니다. 우리나라는 과거 메르스 사태를 겪으며 신속한 진단 체계의 중요성을 학습했습니다. 이를 바탕으로 긴급 승인 제도를 도입하여 민간 기업이 빠르게 진단 키트를 개발할 수 있는 환경을 구축했습니다. 덕분에 하루 수만 명을 검사할 수 있는 세계적인 수준의 진단 능력을 갖추게 되었으며, 이는 환자를 조기에 발견하고 확산을 차단하는 핵심적인 역할을 합니다. 진단 건수가 많아 환자 수가 일시적으로 늘어 보일 수 있으나, 이는 투명한 방역 시스템이 작동하고 있다는 증거이기도 합니다. 새로운 감염병에 맞서는 가장 강력한 무기는 개인의 위생 관리와 사회적 책임감입니다. 백신 개발에는 안전성 검증을 위해 최소 1년 이상의 긴 시간이 소요되므로, 현재로서는 손 씻기와 마스크 착용, 사회적 거리두기가 최선의 방어책입니다. 특히 증상이 있다면 외출을 자제하고 휴식을 취하는 배려가 필요합니다. 근거 없는 민간요법에 의존하기보다는 정부의 공식 지침을 따르며 차분하게 대응한다면, 우리는 이전의 위기들을 극복했듯 이번 시련도 충분히 이겨낼 수 있을 것입니다.

이재갑

카오스재단코로나19 과학토크

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[속보!] 신종 코로나 바이러스 팩트 체크!!

2019년 말 중국 우한에서 시작된 신종 코로나바이러스는 사스 바이러스와 유사한 특성을 지닌 인류의 새로운 위협으로 등장했습니다. 라틴어로 왕관을 뜻하는 '코로나'라는 이름처럼 독특한 외형을 가진 이 바이러스는 인간 대 인간 감염이 가능하다는 점에서 전 세계적인 긴장감을 불러일으켰습니다. 우리가 이 바이러스에 대해 가장 경계해야 할 점은 아직 그 실체가 명확히 밝혀지지 않았다는 사실입니다. 하지만 지금까지 확인된 과학적 사실들을 철저히 숙지하고 대응한다면, 막연한 공포에서 벗어나 효과적인 방역 체계를 구축할 수 있을 것입니다. 바이러스는 생존을 위해 반드시 숙주를 찾아 전파되어야 하며, 신종 코로나바이러스는 주로 비말과 접촉을 통해 확산됩니다. 비말이란 기침이나 재채기를 할 때 튀어나오는 미세한 물방울을 의미하는데, 이 입자의 크기는 최소 5마이크로미터 정도로 미세먼지와 유사한 수준입니다. 다행히 이 바이러스는 입자가 무거워 공기 중에 오래 머물지 못하고 바닥으로 가라앉는 특성이 있습니다. 따라서 일상적인 대화 상황에서는 1미터 이상의 거리를 유지하는 것이 중요하며, 바닥이나 물체 표면에 묻은 바이러스가 손을 통해 입이나 코로 들어가지 않도록 주의해야 합니다. 마스크 착용은 감염 예방의 핵심이며, 바이러스를 옮기는 비말의 크기를 고려할 때 KF80 마스크만으로도 충분한 방어 효과를 기대할 수 있습니다. KF80은 평균 0.6마이크로미터 크기의 입자를 80퍼센트 차단하는데, 비말은 이보다 훨씬 크기 때문입니다. 반면 의료진이 주로 사용하는 KF94 마스크는 공기 감염까지 대비하기 위한 용도로, 필터가 촘촘해 심장이나 폐 기능이 약한 노약자에게는 오히려 호흡 곤란을 유발할 수 있습니다. 자신의 건강 상태와 주변 환경에 맞춰 적절한 등급의 마스크를 선택하는 지혜가 필요합니다. 현재 신종 코로나바이러스에 대한 근원적인 치료제는 아직 개발 단계에 있으며, 환자의 증상에 따라 처방하는 대증적 치료가 주를 이루고 있습니다. 과거 사스나 메르스 대응 당시의 기술적 플랫폼을 활용하여 백신 및 치료제 연구가 가속화되고 있지만, 무엇보다 중요한 것은 개인의 면역력 관리입니다. 바이러스는 면역 체계와 밀접한 관계가 있어 고령자나 기저질환자에게 더 치명적일 수 있기 때문입니다. 감염 초기에는 증상이 뚜렷하지 않을 수 있으므로, 평소 면역력을 유지하며 위생 수칙을 철저히 준수하는 것이 최선의 방어책입니다. 신종 코로나바이러스의 유전적 특성이 박쥐 유래 바이러스와 96% 일치한다는 점은 이 바이러스의 기원을 짐작하게 합니다. 하지만 바이러스의 확산을 막기 위해 박쥐를 무분별하게 박멸하려는 시각은 경계해야 합니다. 박쥐는 포유류의 상당 부분을 차지하며 해충 조절과 식물 수분 등 생태계에서 매우 중요한 역할을 수행하기 때문입니다. 이번 사태는 인간과 자연의 공존 방식을 되돌아보게 하는 계기가 되었습니다. 과학적 근거에 기반한 냉철한 대응과 더불어 생태계 전반에 대한 깊은 이해가 동반될 때 우리는 진정한 생존 해법을 찾을 수 있을 것입니다.

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