바이러스(Virus)
살아 있는 생물의 세포 속에서만 살 수 있는 미생물. 크기가 매우 작고 구조가 단순하지만, 질병을 일으키는 중요한 원인이 된다. 일부 바이러스는 사람에게 감염하여 홍역, 인플루엔자, 감기와 같은 질병을 일으킨다. 동물이나 식물에 감염하는 바이러스도 있으며, 세균에 감염 하기도 한다. 바이러스는 생물의 세포에 손상을 가져와 병을 일으키지 만 때로는 아무런 해룰 주지 않기도 한다.
바이러스는 매우 원시적인 형태로 그 자체로 보면 번식할 수 없는 무 생물 입자이지만 살아 있는 세포 내에서는 수백 배로 증식할 수 있는 활발한 생물체이다. 바이러스는 막대기나 공 모양을 하고 있으며, 크기는 0.01~0.3마이크로미터(㎛)로 다양하다. 대부분 수천 배 이상 확대가 되는 전자현미경으로만 볼 수가 있는데, 아주 큰 바이러스라 해도 보통 세균의 1/10정도이다.
바이러스의 구조
다른 생물과 달리 바이러스는 세포로 되어 있지 않아서 독립적으로 살아가는 데 필요한 물질이 모자란다. 그러므로 부족한 물질을 얻기 위해 생물의 세포로 들어가야 하고 그 세포의 물질을 이용하여 살면서 증식한다.
바이러스는 핵산으로 된 핵과 단백질로 된 피막 두 부분으로 이루어져 있다. 핵은 DNA나 RNA로 되어 있으며, DNA나 RNA는 세포 내로 들어간 바이러스가 증식할 수 있게 해준다. RNA바이러스는 세포 내에서 바이러스의 RNA를 DNA로 바꾸는 역전사효소를 가지고 있는데, 이러한 바이러스를 레트로바이러스라고 한다.
에이즈(후천성면역결핍증)를 일으키는 바이러스가 레트로바이러스이다. 바이러스의 피막은 바이러스의 모양을 결정짓는 독특한 단백질로 되어 있는데, 핵산을 보호하고 DNA나 RNA가 다른 세포 내로 들어가는 것을 도와준다. 핵산을 더 잘 보호하기 위해 외부에 막이 한 층 더 있는 바이러스도 있다.
바이러스가 생물체에 침입하는 방법
바이러스는 대부분이 특정한 생물의 특정한 세포 내에서 증식한다. 예를 들어 감기를 일으키는 바이러스는 사람의 호흡기 세포에서 번식한다. 바이러스는 특정한 세포 밖에서는 살지 못하며 공기나 다른 몇 가지 방법으로 생물체로 옮겨진 다음, 체 액을 통해 특정한 세포로 운반된다.
바이러스가 특정한 세포에 닿게 되 면 그 세포에 있는 수용기라는 장소에 몸체를 부착시킨다. 수용기의 화학물질이 바이러스를 세포에 결합시켜 바이러스나 바이러스의 핵산이 세포 안으로 들어가게 하는데, 이 핵산이 세포의 단백질 합성 과정을 지배하게 된다. 그 이전까지는 자신의 유전자가 지정한 단백질만 만들던 세포가 바이러스에 감염되면 바이러스의 핵산이 필요로 하는 단백질을 만들기 시작하고 바이러스는 수백 배, 수천 배로 증식한다.
새로 만들어진 바이러스는 세포 밖으로 나와 다른 세포에 침입한다. 바이러스는 세포 밖으로 나오면 생명력을 잃지만 다른 세포로 들어간 후 다시 생명체가 되어 증식을 시작하며, 점차 더 많은 세포가 바이러스에 감염되게 된다.
바이러스가 증식하게 되면 세포의 화학적 조성이 바뀌게 되는데, 이러한 변화로 세포는 손상되거나 죽으며, 많은 세포가 감염되면 병이 생긴다. 증식하지 않는 바이러스는 세포를 약간만 변화시킨다. DNA로 복제된 레트로바이러스는 세포의 DNA 사이에 끼어들어 숨을 수 있는데, 이러한 바이러스는 당장 증상을 일으키지는 않지만 나중에 세포에 영향을 준다.
사람의 바이러스 질환
에이즈, 수두, 감기, 단순포진, 간염, 인플루엔자, 홍역, 유행성이하선염, 소아마비, 광견병, 황열 등이 모두 바이러스가 감염되어 일어나는 질병이다. 몸의 세포와 조직에 따라 특정한 바이러스가 침입하여 질병이 결정되는 특징이 있다.
몸은 여러 방법으로 바이러스와 해로운 물질로부터 자신을 보호하는데, 이를 면역계라고 한다. 예를 들어, 림프구라고 하는 백혈구는 두 가지 방법으로 보호 기능을 한다. 일부는 항체를 만들어 바이러스의 단백질 피막을 감싸고 세포에 있는 수용기에 바이러스가 붙지 못하게 한다. 다른 림프구는 바이러스에 감염된 세포를 파괴하여 바이러스가 증식하기 전에 죽여 없앤다. 그러나 홍역, 인플루엔자, 에이즈 등을 일으키는 바이러스는 면역계의 기능을 떨어뜨려 쉽게 증식한다.
림프구는 바이러스가 몸속에 들어오고 난 후 며칠이 지나야 항체를 만들기 시작하므로 그 이전에는 몸에서 높은 열을 내어 수두나 홍역과 같은 바이러스질환과 싸우게 된다. 고열은 바이러스의 증식력을 억제한다. 그리고 감기에 걸렸을 때는 코와 목에 다량의 점액을 내어 많은 감기바이러스를 점액으로 붙잡고 있다가 재채기나 기침, 콧물을 통해 몸 밖으로 내보낸다. 또한 모든 바이러스 종류에 대해 일정한 방어력을 가지는 단백질로 되어 있는 물질인 인터페론을 만들어낸다.
고열을 아스피린으로 낮추어주는 것과 같이 바이러스질환의 치료는 주로 그 증상을 억제하는 방법을 사용한다. 대개 병의 원인이 되는 바이러스를 직접 공격할 수가 없는데, 이는 거의 모든 약이 바이러스뿐만 아니라 건강한 세포까지 죽이거나 손상을 입힐 수가 있기 때문이다.
지도부다인(아지도티미딘/AZT), 아데닌아라비노시드(아라 A), 아시클로비어와 같은 몇 가지 약이 한정된 범위에서 특정 바이러스질환을 치료하는 데 쓰인다. 인터페론을 포함해서 다른 유력한 항바이러스성 약품이 개발되었지만 안전성과 효과가 확실히 알려지기까지는 더 많은 검사를 거쳐야만 한다. 그 때까지는 바이러스질환에 걸리지 않도록 예방주사를 맞아 면역을 얻는 것이 가장 좋은 방법이다. 백신은 바이러스가 몸속에 들어오면 면역계가 바이러스에 저항할 수 있는 항체를 생성하도록 하는데 인플루엔자, 홍역, 소아마비와 같은 바이러스질환을 예방하는 데 백신을 이용한다.
다른 종류에 비해 서서히 증식하는 슬로바이러스는 보통 바이러스가 약간 변화한 바이러스로 생각된다. 이 슬로바이러스가 뇌 ․ 척추 질환인 다발성경화증을 일으키는 것으로 보인다. 헤르페스바이러스와 같은 바이러스는 수년 동안 세포에 잠복하고 있다가 다시 활성화되어 산발적인 증상을 나타내고, 에이즈바이러스를 비롯한 여러 바이러스는 계속 증식하며 감염증이 오래 지속되게 한다.
동물의 바이러스 질환
바이러스는 동물에 수백 가지의 질병을 일으킨다. 개의 질병인 개홍역과 소의 구제역이 여기에 속한다. 동물의 바이러스질환은 대부분 일정한 종에서만 일어나지만 일부 질병은 다른 종에 전염되어 사람에게 감염되기도 한다. 예를 들어 개의 신경세포를 파괴하는 광견병은 사람에게 전염된다.
바이러스 중 동물에게 암을 일으키는 것도 있다. 이 바이러스는 감염된 세포를 모두 파괴하는 것이 아니고 감염된 세포 일부분의 화학적 성질을 바꾸어 비정상이 되는 것이다. 이 변형된 세포가 계속 증식하여 종양이라고 하는 조직의 덩어리를 만드는데, 악성종양은 건강한 조직에 침범하여 손상을 입힌다. 동물에서 암을 일으키는 바이러스와 사람에게 감염되는 일부 바이러스가 비슷하다는 사실이 발견되었다. 사람의 암이 바이러스 때문인지는 증명되지 않았지만, B형간염바이러스는 간암이 될 수도 있는 만성간염을 일으키며, 어떤 백혈병은 레트로바이러스가 원인이 된다.
식물의 바이러스 질환
바이러스는 모든 식물에 감염하여 농작물에 심각한 피해를 준다. 식물세포에는 바이러스가 뚫고 들어갈 수 없는 단단한 세포벽이 있지만, 곤충이 식물을 먹는 동안 세포벽이 뚫려 바이러스가 들어갈 수 있게 된다. 식물 바이러스는 잎 한두 개에만 감염할 수도 있고 식물 전체에 감염할 수도 있으며, 수십억에 이르는 바이러스로 증식되어 곤충이나 바람에 의해 다른 식물로 옮겨진다. 식물의 대표적인 바이러스질환에는 담배모자이크병, 순무누른모자이크병 등이 있다.
세균을 감염하는 바이러스
세균을 감염하는 바이러스를 박테리오파지(bacteriophage)라고 하는데, 이 말은 ‘세균을 먹는 자’라는 뜻이다. 세균도 식물처럼 단단한 세포벽을 가지고 있는데 이 벽을 뚫고 들어가기 위해 대부분의 박테리오파지는 피하주사기처럼 작용하는 구조로 되어 있다. 이 구조는 핵산이 들어 있는 공 모양의 머리 부분과 단백질로 된 속이 빈 막대 모양의 꼬리 부분으로 이루어지는데 박테리오파지가 세균 속으로 들어갈 때는 먼저 꼬리 부분이 세포벽을 뚫고, 그 다음 머리 부분 핵산이 꼬리를 통해 세균세포 속으로 들어간다.
바이러스의 활용
바이러스학자들은 주로 바이러스가 어떻게 질병을 일으키며, 바이러스를 어떻게 막을 수 있는지 알아내기 위해 바이러스를 연구한다. 또한 해충 구제, 세포 연구, 백신과 의약품 개발을 위해 바이러스를 활용한다.
1. 해충 구제
곤충에게 치명적인 병을 일으키는 바이러스를 이용하여 농작물에 해를 끼치는 곤충을 죽이는 연구가 진행되고 있다. 이러한 바이러스를 이용한 방법이 곤충뿐만 아니라 다른 동무로가 식물에도 해를 주는 살충제를 대신하게 될지도 모른다.
2. 세포 연구
바이러스는 간단한 생물이어서 연구하기가 쉬우므로 생물에 관한 많은 지식을 얻을 수 있다. 박테리오파지에 관한 연구는 유전자와 DNA를 비롯한 기본 세포 구조를 이해하는 데 도움을 준다. 앞으로의 연구는 세포의 기능과 생식 방법에 대해 더 많은 지식을 제공해 줄 것이다.
3. 백신과 의약품 개발
죽은 바이러스나 살아 있는 바이러스 모두 백신을 만드는 데 이용한다. 죽은 바이러스백신은 바이러스를 화학약품으로 죽인 다음 몸에 주사하여 이들이 몸에 바이러스에 저항할 수 있는 물질과 항체를 만들도록 한다. 몸의 면역계를 자극하면서도 심각한 해를 일으키지 않는 매우 약한 바이러스를 택해서 살아 있는 바이러스백신을 만들기도 한다. 유전자조작을 통해 세균이 바이러스 병원체와 싸우는 인터페론을 생성할 수 있는데, 유전자재조합이라고 하는 기술은 새로운 바이러스백신과 의약품을 만드는 데에도 이용된다.
댓글