역사의 이면에서 눈에 보이지 않는
미세한 존재가 바꾼 것들,
그리고 바꿀 것들에 관한 이야기

마이크로바이옴, 면역항암요법, 장내 미생물 이식……
포스트 팬데믹 시대, 미생물의 역사를 통해 보는 인간의 미래

러시아-우크라이나 전쟁이 한창이던 2023년, 우크라이나 전선에 유행성출혈열이 유행하고 있다는 보도가 우리나라 신문을 채웠다. 한타바이러스에 의한 이 유행성출혈열은 ‘한국형출혈열’이라고 불릴 만큼 한국전쟁 당시 크게 유행한 데다, 감염원을 우리나라의 이호왕 박사가 규명했다는 점에서 이목을 끌 만했는데, 저자가 주목한 부분은 따로 있었다. 같은 감염성 바이러스인데, 페스트균과 한타바이러스는 무엇이 달랐길래 한쪽은 한때 ‘팬데믹’이라 불릴 정도로 전파되고 한쪽은 국지적 유행에서 끝났을까? 원래부터 페스트균이 한타바이러스보다 강력하고 치명적이기 때문일까?

답은 ‘아니다’이다. 성균관대학교 의과대학(미생물학교실) 교수인 저자 고관수는 평소 과학과 역사?인문?문학의 교차점에 관심이 많아 다양한 분야의 책을 섭렵해 왔다. 그러면서 ‘기회주의적’인 병원체, 즉 평소 중립적인 미생물이 특정 상황이나 역사적 맥락과 만났을 때 그 영향력이 얼마나 크게 번지곤 하는지 수없이 실감했다. 코로나바이러스가 사스와 메르스 때와는 달리 21세기 첫 팬데믹으로 역사에 남았듯이, 때와 상황에 따라 반짝했다 흐지부지되기도 하고 파괴적으로 인류를 뒤흔들기도 하는 이 눈에 보이지 않는 존재들을 통해, 인류와 미생물의 공진화와 그 미래에 관해 이야기해 보고 싶었던 이유다.

포스트 팬데믹 시대를 살아가면서 미생물과의 관계 정립을 고민하는 우리에게 깊이 있는 통찰을 제공하며, 반감이 아닌 공감의 시각으로 미생물을 바라보는 방법을 제시해준다.
_김응빈 연세대학교 시스템물리학과 교수, 《생물학의 쓸모》 저자, 유튜브 〈응생물학〉 운영

『역사가 묻고 미생물이 답하다』는 인류와 미생물이 ‘공생하고 공격하며 공진화해 온’ 흐름을 보여주는 연대순으로 구성되었다. 시작은 호모사피엔스의 진화에 이바지한 ‘효모’ 이야기다. 이후 ‘산업혁명’, ‘콜럼버스의 교환’, ‘세계대전’ 등 결정적 순간에 미생물이 보이지 않는 곳에서 어떻게 활약했는지 역사의 이면을 파고든다. 후반부에는 인류를 오래 괴롭혀 온 세균을 역설적으로 인간을 치료하는 데 이용하거나 미생물을 이식해서 지금껏 해결 못 해온 질병을 치료하려는 여러 노력을 살펴본다. 역사를 좋아하는 독자라면 익숙한 사건을 새로운 관점으로 해석하는 신선함을 맛볼 수 있을 테고, 과학을 좋아하는 독자라면 미생물의 구조나 생활사, 나아가 진화와 면역과 의료 등 생명 현상에 관한 최신 정보를 얻을 수 있을 것이다.

현대 과학의 발전에 따라 미생물은 인간에 관해 더 많은 사실을 알려주고 있다. 역사 속 미생물의 활약을 넘어 고유전체학과 마이크로바이옴 등 과학기술이 미생물에 관해 새로이 밝혀낸 사실, 나아가 포스트 항생제 시대에 고민해 봐야 할 문제를 비롯해 앞으로 나아가야 할 방향 등, 포스트 팬데믹 시대를 지나는 지금 우리에게 꼭 필요한 질문들을 짚어주는 책이다.

책 속에서

결국 사람에게 달렸다. 세균과 바이러스, 곰팡이와 같은 미생물은 저들의 할 일을 했을 뿐이다. 지금도 그렇다. 그것들을 불러내어 수많은 사람이 죽은 것도, 그것을 이용해서 우리에게 유용한 것을 만들어낸 것도 우리가 한 일이다. 사람의 일, 결국 역사다.
--- 「들어가는 글」 중에서

자연 상태에서 효모는 당분이 풍부한 과일의 표면에 산다. 포도의 표면을 하얗게 덮고 살아갈 정도로 포도 껍질을 좋아한다. 포도 껍질에는 에너지원으로 사용할 수 있는 포도당이 넘쳐나기에 여기에 사는 효모는 대사과정이 복잡하고 많은 효소가 필요한 호흡 대신 빨리 에너지를 얻을 수 있는 발효를 선택한다. 굳이 에너지 효율을 고민할 필요가 없는 것이다. 효모는 살아가는 데 가장 적절한 방식을 택했고, 인간은(또는 그 맛을 아는 다른 생물은) 효보가 전혀 의도치 않게 내놓는 부산물을 즐기는 셈이다.
--- 「인류의 진화에는 미생물이 있었다?」 중에서

장내에 침입한 살모넬라균은 장내의 황화합물을 산화시켜 테트라티오네이트(tetrathionate)라는 호흡 전자수용체(electron acceptor)를 합성한다. 이 방법으로 산소가 부족한 상태에서도 발효가 아니라 효율이 좋은 세포 호흡으로 생장한다. 그런데 살모넬라가 이용하는 황화합물인 테트라티오네이트는 외부에서 침입한 병원체를 물리치기 위한 인체 면역반응의 부산물이다. 그러니까 살모넬라균은 우리 면역체계를 교묘하게 이용해서 다른 미생물과의 경쟁에서 우위를 점하고 장내에서 폭발적으로 숫자를 늘려간다.
--- 「최초의 민주주의를 세균이 무너뜨렸다고?」 중에서

아메리카 대륙의 선주민들이 전혀 면역되어 있지 않은 바이러스에 노출되면서 거의 몰살에 가까운 피해를 입었다고 했는데, 이러한 역사는 현재 천연두바이러스가 생물무기로서 인류에게 재앙에 가까운 피해를 입힐 가능성을 제기한다. (…) 더욱 큰 문제는 모든 염기서열이 알려진 천연두바이러스의 유전체를 인위적으로 합성할 수 있다는 점이다. 말하자면 천연두바이러스를 부활시킬 수도 있다는 얘기다 수천 년 동안 인류를 괴롭혀온 질병을 박멸로 이끈 바로 그 지식과 기술로 말이다.
--- 「‘콜럼버스의 교환’은 왜 ‘면역 전쟁’이라 불릴까?」 중에서

결핵균은 현생 인류의 출현과 함께했으며, 함께 이동해왔다. 물론 오랫동안 인류를 괴롭혀왔다. 하지만 산업화 이전에는 어느 지역에서도 대규모로 발생했다는 증거가 없다. 결핵균은 산업혁명의 세균이라고 해도 과언이 아니다. 급격한 도시로의 인구 집중, 열악한 노동 환경, 빈약한 위생 시설로 말미암아 인간 스스로 불러온 파괴적인 병원균이다. 결핵균이 인간의 역사를 바꾸었다기보다는 인간이 역사에서 가장 급격하고도 본질적인 변화의 시기 결핵균을 불러냈다.
--- 「사람마다 시대마다, 결핵은 왜 잠복기가 다를까?」 중에서

극도로 더운 날씨가 지속되고 폭우가 내리면 콜레라균의 생장에 유리한 환경이 조성된다. 특정 지역에 일조시간이 늘어나면 지표수의 온도가 높아져서 식물성 플랑크톤이 폭발적으로 증가한다. 식물성 플랑크톤을 먹고 사는 동물성 플랑크톤 역시 증가하는데, 특히 갑각류에 속하는 요각류(Copepod)가 증가한다. 콜레라균은 바로 이 요각류와 공생 관계에 있다. 따뜻해진 바닷물이 플랑크톤의 생장에 영향을 미치고, 결국은 콜레라균을 증가시키는 것이다. 이는 지구온난화와 같은 기후 교란이 콜레라의 전파에 영향을 줄 수 있다는 예측을 가능케 한다.
--- 「최초의 역학조사는 도시를 어떻게 바꾸었나?」 중에서

인플루엔자바이러스는 앞서 얘기했듯 분절유전체로, 바이러스끼리 서로 분리된 유전체를 교환할 수 있다. 이를 항원대변이(antigenic shift)라고 하는데, 항원대변이는 서로 다른 종류의 바이러스에 함께 감염되어 있는 중간매개 숙주에서 일어난다. 항원대변이 현상이 벌어지면 완전히 새로운 바이러스가 만들어질 수 있다. 그렇게 되면 새로운 바이러스 조합에 준비되어 있지 않은 인체의 면역체계는 전혀 대응하지 못한다. 어쩌면 1918년의 인플루엔자바이러스가 이렇게 만들어졌을 수도 있다.
--- 「전쟁보다 사람을 많이 죽인 바이러스는」 중에서

이제 다시 미래가 바뀔지도 모른다는 공포가 다가오고 있다. 항생제 내성으로 기존의 항생제가 쓸모없어지는(이미 쓸모없어진 경우도 없지 않다) 상황이 도래하고 있는 것이다. 그럼에도 새로운 메커니즘을 갖는 항생제 개발의 어려움, 비용과 수익성의 문제, 임상시험의 복잡성, 내성 문제 등으로 많은 제약회사가 항생제 개발에서 발을 빼는 실정이다. 어쩌면 우리는 흔한 세균 감염에 목숨이 위태로워지는 ‘포스트 항생제 시대(Post-antibiotic era)’를 맞이할지도 모른다.
--- 「포스트 항생제 시대, 미생물과 어떻게 살아가야 할까?」 중에서

볼바키아는 모기의 면역계를 증강시키고, 바이러스가 증식하는 데 필요한 지방산이나 글리세롤 등을 차지하기 위해 다른 바이러스와 경쟁한다. 그래서 볼바키아에 감염된 초파리와 모기는 바이러스에 내성이 강한 경우가 많고, 숙주의 철분 대사를 매개하거나 비타민 B를 합성하는 등 볼바키아가 대사 활동을 돕는다는 연구 결과도 있다. 곤충 숙주 입장에서도 암컷이 이 세균을 지니는 것이 유리하도록 조종하는 셈이다. 이런 전략으로 볼바키아는 숙주 집단 전체에 아주 빠른 속도로 퍼지고, 거의 100퍼센트 감염시킨다.
--- 「세계 사망 원인 1위 모기를 세균으로 퇴치한다고?」 중에서

미생물은 지구에 최초로 나타난 생명체이면서, 외치가 그랬듯 인류가 존재하는 순간부터 함께해왔다. 마이크로바이옴에 관한 지식이 쌓여가면서 단순히 함께해온 정도가 아니라, 인간의 건강은 물론 정신세계에까지 몸속 미생물의 영향이 뻗어 있다는 사실이 밝혀졌다. 미생물은 부단히 인간을 바꿔왔다. 어쩌면 인간은 미생물에 종속된 존재가 아닐까?
--- 「미생물 생태계를 보면 인간 특성이 보인다?」 중에서

과거 우리는 세균을 비롯한 미생물을 질병을 일으키는 못된 녀석으로만 여겼다. 그러나 이제는 해로운 세균뿐만 아니라 우리에게 유익한 미생물도 있다는 것을 안다. 그뿐만 아니라, 해롭다거나 이롭다는 식으로 이분법적으로 미생물을 나눌 수 없으며, 대신 미생물 군집의 균형이 중요하다는 사실도 깨달았다. 미국 뉴욕 대학의 마틴 블레이저(Martin Blaser)가 인간 진화의 운명이 우리의 마이크로바이옴과 긴밀하게 연관되어 있다고 말했듯이, 미생물은 과거뿐 아니라 곧 현재가 될 미래에도 우리와 함께할 것이다.
--- 「미생물은 의료의 모습을 어떻게 바꿀까?」 중에서

대부분의 병원체가 기회주의적이라는 말은 많은 미생물이 인체 내에서 대체로 중립적이라는 뜻이다. 인간 면역력은 완전하지 않기에 감염되는 사람이 생길 뿐이다. 또한 도움이 되는 미생물도 적지 않다. 물론 중립적인 미생물의 다양한 특성을 인간이 이용하는 것이긴 하지만 말이다. 다시 한번 깨닫는 것이지만, 결국은 사람의 손에 달렸다.
--- 「나가는 글」 중에서