작지만 강한 바이러스와 구조, 침입 방법 및 질환

바이러스

살아 있는 생물의 세포 속에서만 살 수 있는 미생물입니다. 크기가 매우 작고 구조가 단순하지만, 질병을 일으키는 중요한 원인이 됩니다. 일부 바이러스는 사람에게 감염하여 후천성 면역결핍증, 홍역, 인플루엔자, 감기와 같은 질병을 일으킵니다. 동물이나 식물에 감염하는 바이러스도 있으며, 세균에 감염하기도 합니다. 바이러스는 생물의 세포에 손상을 가져와 병을 일으키지만 때로는 아무런 해를 주지 않기도 합니다. 바이러스는 매우 원시적인 형태로 그 자체로 보면 번식할 수 없는 무생물 입자이지만 살아 있는 세포 내에서는 수백 배로 증식할 수 있는 활발한 생물체입니다. 바이러스는 막대기가 공 모양을 하고 있으며, 크기는 0.01~0.08 마이크로미터(㎛)로 다양합니다. 대부분 수천 배 이상 확대가 되는 전자현미경으로만 볼 수가 있는데, 아주 큰 바이러스라 해도 보통 세균 크기의 1/10 정도입니다. 바이러스에 대한 연구는 1898년에 네덜란드의 식물학자 베이어 링크가 세균보다 작은 무엇인가가 병을 일으킨다는 사실을 발견하면서부터 시작되었습니다. 베이어 링크는 그 작은 입자를 바이러스라고 명명했는데, 바이러스는 라틴어로 '독'이라는 뜻입니다. 1935년에 미국의 생화학자 스탠리는 바이러스가 단백질로 되어 있고, 결정체로 만들 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 이러한 많은 연구로 1950년대에 홍역, 소아마비 등의 백신을 개발하는 데 성공했습니다. 20세기 초에는 바이러스가 동물에게 암을 일으킬 수 있다는 사실이 밝혀졌고, 1980년대에 들어와서는 사람에게 생기는 특정한 암과 바이러스가 연관이 있을 것으로 보고 있습니다.

 

 

바이러스의 구조

다른 생물과 달리 바이러스는 세포로 되어 있지 않아서 독립적으로  살아가는 데 필요한 물질이 모자랍니다. 그러므로 부족한 물질을 얻기 위해 생물의 세포로 들어가야 하고 그 세포의 물질을 이용하여 살면서 증식합니다. 바이러스는 핵산으로 된 핵과 단백질로 된 피막 두 부분으로 이루어져 있습니다. 핵은 디엔에이(DNA)나 아르엔에이(RNA)로 되어 있으며, DNA나 RNA는 세포 내로 들어간 바이러스가 증식할 수 있게 해 줍니다. RNA바이러스는 세포 내에서 바이러스의 RNA를 DNA로 바꾸는 역전사효소를 가지고 있는데, 이러한 바이러스를 레트로바이러스라고 합니다. 에이즈(후천성 면역결핍증)를 일으키는 바이러스가 레크로 바 이러스입니다. 바이러스의 피막은 바이러스의 모양을 결정짓는 독특한 단백질로 되어 있는데, 핵산을 보호하고 DNA나 RNA가 다른 세포 내로 들어가는 것을 도와줍니다. 핵산을 더 잘 보호하기 위해 외부에 막이 한 층 더 있는 바이러스도 있습니다.

 

바이러스가 생물체에 침입하는 방법

바이러스는 대부분이 특정한 생물의 특정한 세포 내에서 증식합니다. 예를 들어 감기를 일으키는 바이러스는 사람의 호흡기 세포에서 번식합니다. 바이러스는 특정한 세포 밖에서는 살지 못하며 공기나 다른 몇 가지 방법으로 생물체로 옮겨진 다음, 체액을 통해 특정한 세포로 운반됩니다. 바이러스가 특정한 세포에 닿게 되면 그 세포에 있는 수용기라는 장소에 몸체를 부착시킵니다. 수용기의 화학물질이 바이러스를  세포에 결합시켜 바이러스나 바이러스의 핵산이 세포 안으로 들어가게 하는데, 이 핵산이 세포의 단백질 합성 과정을 지배하게 됩니다. 그 이전까지는 자신의 유전자가 지정한 단백질만 만들던 세포가 바이러스에 감염되면 바이러스의 핵산이 필요로 하는 단백질을 만들기 시작하고 바이러스는 수백 배, 수천 배로 증식합니다. 새로 만들어진 바이러스는 세포 밖으로 나와 다른 세포에 침입합니다. 바이러스는 세포 밖으로 나오면 생명력을 잃지만 다른 세포로 들어간 후 다시 생명체가 되어 증식을 시작하며, 점차 더 많은 세포가 바이러스에 감염되게 됩니다.

 바이러스가 증식하게 되면 세포의 화학적 조성이 바뀌게 되는데, 이러한 변화로 세포는 손상되거나 죽으며, 많은 세포가 감염되면 병이 생깁니다. 증식하지 않는 바이러스는 세포를 약간만 변화시킵니다. DNA로 복제된 레트로바이러스는 세포의 DNA 사이에 끼어들어 숨을 수 있는데, 이러한 바이러스는 당장 증상을 일으키지는 않지만 나중에 세포에 영향을 줍니다.

 

사람의 바이러스 질환

에이즈, 수두, 감기, 단순포진, 간염, 인플루엔자, 홍역, 유행성이하선염, 소아마비, 광견병, 황열 등이 모두 바이러스가 감염되어 일어나는 질병입니다. 몸의 세포와 조직에 따라 특정한 바이러스가 침입하여 질병이 결정되는 특징이 있습니다. 몸은 여러 방법으로 바이러스와 해로운 물질로부터 자신을 보호하는데, 이를 면역계라고 합니다. 예를 들어, 림프구라고 하는 백혈구는 두 가지 방법으로 보호 기능을 합니다. 일부는 항체를 만들어 바이러스의 단백질 피막을 감싸고 세포에 있는 수용기에 바이러스가 붙지 못하게 합니다. 다른 림프구는 바이러스에 감염된 세포를 파괴하여 바이러스가 증식하기 전에 죽여 없앤다. 그러나 홍역, 인플루엔자, 에이즈 등을 일으키는 바이러스는 면역계의 기능을 떨어뜨려 쉽게 증식합니다. 림프구는 바이러스가 몸속에 들어오고 난 후 며칠이 지나야 항체를 만들기 시작하므로 그 이전에는 몸에서 높은 열을 내어 수두나 홍역과 같은 바이러스 질환과 싸우게 됩니다. 고열은 바이러스의 증식력을 억제합니다. 그리고 감기에 걸렸을 때는 코와 목에 다량의 점액을 내어 많은 감기 바이러스를 점액으로 붙잡고 있다가 재채기나 기침, 콧물을 통해 몸 밖으로 내보냅니다. 또한 모든 바이러스 종류에 대해 일정한 방어력을 가지는 단백질로 되어 있는 물질인 인터페론을 만들어냅니다. 고열을 아스피린으로 낮추어주는 것과 같이 바이러스 질환의 치료는 주로 그 증상을 억제하는 방법을 사용합니다. 대개 병의 원인이 되는 바이러스를 직접 공격할 수가 없는데, 이는 거의 모든 약이 바이러스뿐만 아니라 건강한 세포까지 죽이거나 손상을 입힐 수 있기 때문입니다. 지도부 다인(아지도 티미딘/AZT), 아데닌 아라비노시드(아라 A), 아사이 클로비어와 같은 몇 가지 약이 한정된 범위에서 특정 바이러스 질환을 치료하는 데 쓰입니다. 인터페론을 포함해서 다른 유력한 항바이러스성 약품이 개발되었지만 안전성과 효과가 확실히 알려지기까지는 더 많은 검사를 거쳐야만 합니다. 그때까지는 바이러스 질환에 걸리지 않도록 예방주사를 맞아 면역을 얻는 것이 가장 좋은 방법입니다. 백신은 바이러스가 몸속에 들어오면 면역계가 바이러스에 저항할 수 있는 항체를 생성하도록 하는데 인플루엔자, 홍역, 소아마비와 같은 바이러스 질환을 예방하는 데 백신을 이용합니다. 다른 종류에 비해 서서히 증식하는 슬로 바이러스는 보통 바이러스가 약간 변화한 바이러스로 생각됩니다. 이 슬로 바이러스가 뇌, 척추 질환인 다발성 경화증을 일으키는 것으로 보입니다. 헤르페스 바이러스와 같은 바이러스는 수년 동안 세포에 잠복하고 있다가 다시 활성화되어 산발적인 증상을 나타내고, 에이즈 바이러스를 비롯한 여러 바이러스는 계속 증식하며 감염증이 오래 지속되게 합니다.