[더뉴스메디칼 | 전해연 기자] 
유전 물질과 단백질 껍질로 구성된 바이러스 입자가 비활성 상태로 떠다니는 초현실적인 현미경 이미지.
바이러스는 살아있는 생명체가 아니다: ‘생물학적 해적’의 정체 파헤치기
수십 년간 인류를 위협하며 그 근원과 본질에 대한 의문을 자아냈던 바이러스. 그 미지의 존재에 대한 근본적인 과학적 인식이 심원하게 변화하고 있다. 오랜 기간 동안 많은 이들은 바이러스를 세균과 같은 독립적인 미생물로 여기며 살아있는 생명체로 인식하는 경향이 강했다. 그러나 현대 생물학은 바이러스가 독자적인 물질대사나 자기 복제 능력을 갖추지 못한, 마치 정교하게 설계된 기생체와 같은 ‘생물학적 해적’에 가깝다고 정의한다. 이들은 단순히 유전 정보(DNA 또는 RNA)가 단단한 단백질 캡슐에 싸여있는 비세포성 입자에 불과하며, 스스로 에너지를 생산하거나 세포를 구성하고, 번식할 능력이 전무하다.
바이러스는 숙주 세포 없이는 그저 비활성 상태의 화학 물질 덩어리에 불과하다. 마치 잠자는 씨앗처럼 존재하다가 적절한 숙주 세포를 만나야만 비로소 활동을 시작한다. 이들은 숙주 세포에 침투하여 그 세포의 복제 시스템과 에너지 생산 체계를 완전히 장악하고, 이를 강탈하여 자신을 증식해야만 비로소 생명 현상과 유사한 활동을 할 수 있다. 이러한 본질적인 특성 때문에 바이러스를 단순히 ‘살아있다’고 규정하기 어렵다는 주장이 과학계에서 확고한 지지를 얻고 있으며, 이는 생명의 정의와 그 경계에 대한 심오하고 철학적인 질문을 우리에게 던지고 있다.
그렇다면 바이러스가 살아있는 생명체가 아니라는 사실이 우리에게 던지는 메시지는 무엇일까? 이러한 본질적 이해는 질병 예방과 치료, 그리고 인류를 위협하는 미래 팬데믹에 대한 대응 전략 수립에 어떤 중요한 변화와 혁신적인 접근법을 가져올 수 있을까?
생명체 정의 경계에 선 바이러스의 독특한 위치와 그 의미
과학계에서 생명체를 정의하는 기준은 매우 엄격하며 다양하다. 일반적으로 독립적인 세포 구조, 자기 복제 능력, 물질대사(에너지 생산 및 소비), 환경 변화에 대한 반응(자극에 대한 항상성 유지), 성장 및 발달, 그리고 진화 능력 등을 핵심적인 생명 현상으로 간주한다. 그러나 바이러스는 이 중 대부분의 기준을 충족하지 못하며, 특히 세포 생명체의 가장 기본적인 특징인 ‘독립적인 물질대사’가 없다는 점에서 결정적인 차이를 보인다.
모든 세포 생명체는 외부 물질을 섭취하고 이를 분해하여 에너지를 얻거나(이화작용), 필요한 물질을 합성하는(동화작용) 복잡한 물질대사 과정을 통해 생명을 유지한다. 즉, 스스로 에너지를 만들거나 외부 물질을 대사하여 생명 활동에 필요한 에너지를 얻는 능력은 모든 살아있는 생명체가 공통적으로 보이는 핵심적인 특징이다. 하지만 바이러스는 이러한 물질대사 과정이 전무하다. 이들은 스스로 세포막을 형성하거나, 에너지를 생성하는 미토콘드리아와 같은 세포 소기관을 보유하지 못한다. 바이러스는 그저 유전자를 담은 작은 ‘상자’에 불과하며, 숙주 세포의 공장 시스템을 완전히 훔쳐 써야만 비로소 활동할 수 있는 것이다. 이 때문에 바이러스는 생명과 무생물의 경계에 있는 독특하고 미스터리한 존재로 평가받고 있으며, 이는 생물학 연구의 오랜 논쟁거리이자 생명의 기원을 탐구하는 데 중요한 실마리를 제공한다.
숙주 없이는 무력한 존재, ‘생물학적 해적’의 치밀한 복제 전략
바이러스는 ‘생물학적 해적’이라는 별명처럼 숙주 세포를 철저히 그리고 교묘하게 이용하는 전략을 구사한다. 바이러스는 스스로 유전 물질을 복제하거나 단백질을 합성할 수 있는 효소 시스템, 즉 자체적인 리보솜이나 ATP(에너지원) 생산 메커니즘이 전혀 없다. 대신 숙주 세포에 침입한 후, 숙주 세포의 리보솜, 효소, 에너지원(ATP), 아미노산, 뉴클레오타이드 등 모든 생체 기계를 ‘해킹’하고 ‘도용’하여 자신의 유전 정보를 복제하고 새로운 바이러스 입자를 만들어낸다. 이는 단순히 숙주에게 기생하는 것을 넘어, 숙주의 생명 활동 시스템을 완전히 통제하고 전유하는 방식이다.
예를 들어, 독감 바이러스인 인플루엔자 바이러스는 인간 세포에 침투하여 세포의 유전체 복사 및 단백질 생산 시스템을 전적으로 활용해 수많은 자손 바이러스를 증식시킨다. 이들은 숙주 세포의 핵 안으로 침투하여 숙주의 RNA 중합 효소를 사용해 자신의 RNA를 복제하거나, 세포질에서 숙주의 리보솜을 이용하여 바이러스 단백질을 합성한다. 이러한 의존적이고 강탈적인 복제 방식은 바이러스의 생존 전략이자 동시에 결정적인 약점이 되기도 한다. 숙주 세포의 기능을 방해하거나 바이러스가 이용하지 못하게 만들면, 바이러스의 증식을 효과적으로 억제할 수 있는 근거가 마련되기 때문이다. 바이러스의 생존은 숙주 세포의 활성에 전적으로 달려있으며, 숙주 세포가 없다면 바이러스는 어떠한 생명 활동도 할 수 없는 무력한 존재로 남게 된다.
질병 통제 패러다임을 바꾸는 바이러스의 본질적 이해와 치료법 개발
바이러스가 살아있는 생명체가 아니라는 본질적인 인식은 질병 통제 및 치료법 개발의 패러다임을 근본적으로 변화시키는 중요한 단서를 제공한다. 살아있는 세균에 대항하여 직접 세균을 ‘죽이는’ 개념의 항생제와 달리, 바이러스에 직접 작용하여 바이러스 자체를 ‘살해’하는 개념의 치료제는 존재하기 어렵다. 바이러스는 세포가 아니므로, 세포벽이나 세포막, 혹은 자체적인 대사 경로를 표적으로 삼을 수 없기 때문이다.
대신 항바이러스제는 바이러스가 숙주 세포에 침입하는 과정(예: 세포 수용체 결합 방해), 유전 물질을 복제하는 과정(예: 역전사 효소나 RNA 중합 효소 억제), 또는 바이러스 입자가 조립되어 세포 밖으로 나가는 과정(예: 뉴라미니다아제 억제제) 등 특정 단계의 ‘해킹’ 메커니즘을 방해하는 방식으로 작용한다. 이러한 접근 방식은 바이러스의 생존 전략에 대한 깊은 이해를 바탕으로 한다. 백신 개발 역시 이러한 이해에 큰 영향을 받는다.
백신은 바이러스 자체를 파괴하기보다는 우리 몸이 바이러스 침입에 대비하여 면역 반응을 훈련하도록 돕는 역할을 한다. 인체에 무해한 바이러스 조각이나 비활성화된 바이러스를 주입하여 면역 체계가 바이러스의 특징을 미리 학습하고, 실제 감염 시 신속하고 강력하게 대응할 수 있도록 만드는 것이다. 2020년 전 세계를 강타한 코로나19 팬데믹 당시, 바이러스의 이런 비생명체적 특성을 기반으로 다양한 백신(특히 mRNA 백신)과 치료제가 전례 없는 속도로 신속하게 개발될 수 있었다. 이는 바이러스의 본질에 대한 과학적 이해가 인류의 위기 대응에 얼마나 결정적인 영향을 미치는지를 보여주는 대표적인 사례다.
진화하는 ‘생물학적 해적’과 인류의 끊임없는 대응 전략
바이러스는 비록 살아있는 생명체가 아니지만, 그들의 유전 정보 복제 과정에서 발생하는 높은 변이율 덕분에 끊임없이 진화한다. 특히 RNA 바이러스의 경우, RNA 복제 효소의 오류율이 DNA 복제 효소보다 훨씬 높아 잦은 돌연변이를 유발하며, 이는 새로운 변이주를 탄생시켜 기존의 면역 체계나 치료법을 무력화할 수 있다. 2023년 말부터 전 세계적으로 확산세를 보인 일부 호흡기 바이러스 변이들이 그 예시이며, 매년 발생하는 독감 바이러스의 변이 또한 이러한 진화의 결과이다.
따라서 바이러스의 본질을 이해하고 그 ‘해킹’ 방식을 예측하며, 변화에 대한 유연하고 능동적인 대응 전략을 수립하는 것이 매우 중요하다. 인류는 바이러스의 유전체 서열 분석 기술을 고도화하고, 숙주-바이러스 상호작용에 대한 깊이 있는 연구를 통해 이 ‘생물학적 해적’에 대한 방어벽을 높여나가고 있다. 실시간 유전자 서열 분석, 글로벌 감시 네트워크 구축, 그리고 팬데믹 대비를 위한 신속한 백신 및 치료제 플랫폼 개발 등이 바로 그 노력의 일환이다. 이는 단순한 질병 치료를 넘어, 생명의 근원과 진화, 그리고 생물학적 시스템의 복잡성을 탐구하는 학문적 여정의 연장선상에 있다.
바이러스는 독립적인 생명 활동을 할 수 없는 유전 정보 덩어리로, 숙주 세포를 ‘해킹’하여 증식하는 ‘생물학적 해적’이다. 이러한 본질적인 이해는 바이러스성 질병에 대한 접근 방식을 근본적으로 재정립하게 됐으며, 항바이러스제와 백신 개발의 방향성을 혁신적으로 바꾸어 놓았다. 앞으로도 바이러스는 예측 불가능한 변이를 거듭하며 인류에게 새로운 도전을 던질 것이지만, 그들의 작동 원리와 생존 전략에 대한 깊은 통찰은 효과적인 방어 수단을 마련하고 미래 팬데믹에 현명하고 과학적으로 대처하는 데 필수적인 토대가 될 것이다.
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