바이러스

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"인류가 지구를 지배하는 데 가장 큰 위협은 바이러스다." - 조슈아 레더버그

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Virus

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바이러스


1. 개요2. 구조와 생태3. 종류4. 특징5. 기타6. 창작물의 바이러스


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흔히 (세균의)바이러스로 잘 알려진 박테리오파지. 단백질로 된 외형이 마치 로봇 같다. 출처 참고로 몸통부에 가로로 나있는 줄무늬는 전자현미경의 단층이미징에 의한 것으로, 실제 형태는 매끈하리라 추정된다.

1. 개요[편집]

Virus

Obligatory Intracellular Molecular Parasite.[1]

바이러스는 동식물의 질병을 일으키는 전염성 병원체의 일종.

어원은 라틴어 단어 Virus(고전:위루스, 교회:비루스)로, 독물·독소란 뜻이다. 독일어, 러시아어로도 비루스[2]라 하고 일본에선 위루스(ウイルス) 또는 비루스(ビールス)라고 한다. 오래된 책에는 비루스로 적혀있는 경우가 많다. 북한에서도 러시아어[3]의 영향을 받아 비루스라고 한다.

바이러스는 세균(박테리아)과는 다른 존재다. 바이러스는 세균(박테리아)보다 수백 배 이상 작아서 거름종이를 통과할 정도다. 바이러스의 한자명은 거름종이를 통과하는 특성에서 딴 여과성 병독(濾過性 病毒)이다. 일종의 단세포 생물로 기능하는 세균에 비해 바이러스의 구조는 훨씬 간단하여 생물과 무생물의 중간에 있다고 할 정도라 반생물(半生物)이라고 부르기도 한다. 바이러스는 크기도 작고 복제 주기가 짧아 빠른 속도로 변화할 뿐만 아니라 다른 살아있는 세포가 있어야만 그것을 이용해 번식하므로 일반적인 배지에서 배양할 수 없는 등의 문제가 있어서 상대적으로 연구하기 어렵다. 그러나 바이러스는 분자생물학 실험에서 없어서는 안 되는 중요한 도구이다. 유전정보가 단순한 까닭에 조작하기 쉽고 효과가 높아 많이 쓰이고 있다.[4] 용해 바이러스도 개발 중이고 몇 개는 임상실험 중이다.

현미경과 함께 17세기 중반 존재가 알려지기 시작한 초현미경적 병원체이며 동시에 여과성 병원체이다. 크기는 0.01~0.2μm 정도이며 세균과는 달리 너무 작아서 19세기 말에 와서야 작아서 보이지 않는 무언가가 병을 일으킨다는 것을 알았으며, 20세기 들어 전자현미경이 개발된 뒤에야 드디어 모습을 볼 수 있었다.

소련의 이바노브스키가 담배 모자이크 바이러스(TMV)를 발견했고, 미국의 스탠리가 1935년에 최초로 TMV를 단백질 결정체로 추출했다. 프리온이 발견되기 전까지 바이러스는 인간이 파악하고 있는 병원체 가운데 구조가 가장 간단한 병원체였다.

한편 시간이 지날수록 크기가 큰 바이러스도 속속 발견된다. 많은 바이러스의 크기가 20~300나노미터 영역에 속하는데 크기가 700나노미터에 달하는 바이러스인 미미바이러스가 2003년 프랑스에서 발견됐다. 폐기하려는 배양액에 다른 세균은 다 죽었는데 한 종류만 살아있어서 봤더니 세균이 아니라 거대한 바이러스였다고. 2013년에는 크기가 무려 1.2 마이크로미터에 달하는 판도라바이러스란 놈이 발견되었고 다음 해 시베리아에서는 1.5 마이크로미터짜리 피토바이러스(Pithovirus)가 발견되었다.

2. 구조와 생태[편집]

구성은 핵산단백질로 구성되어 있으며, 핵산은 DNA와 RNA를 가지고 있으며 둘다를 가지고 있기도 한다.

유전자 정보가 담긴 물질을 단백질 껍질이 둘러싼 간단한 구조며, 스스로는 번식을 못 하는 분자 덩어리일 뿐이지만 숙주 세포에 침투하면 숙주의 효소와 세포기관들을 (특히 리보솜) 이용해서 자신의 유전 정보를 복제하며 급속히 번식한다. 기생하지 않을 때는 생물체의 기능을 전혀 하지 않고, 결정 상태로 추출할 수도 있다. 자기한테 불리한 환경이면 보호막을 치고 때가 올 때까지 수백, 수천 년도 버틸 수 있다고 한다. 드물게 수억 년을 버틴 개체마저 존재할 정도. 생물과 무생물의 경계에 모호하게 걸친 셈이다.

바이러스는 생물과 비생물의 중간형이다. 생물적 특징으로는 활물기생, 자기복제, 돌연변이 등을 들 수 있겠고, 비생물적 특징으로는 조절물질(효소)이 없다는 점, 공기중에 나오면 단백질 결정으로 추출이 가능한 점, 세포 구조물이 없다는 점 등을 들 수 있다.

초기 생물이 취했던 형태가 바이러스와 같은 모습이 아닌가 하는 추측이 있는가 하면[5], 생물의 초창기 형태라기보다는 어떤 세균 종류가 진화 과정에서 유전물질만 남기는 형태로 퇴화하여[6] 바이러스가 되었다고 추측하는 사람들도 있다. 초창기 생물에 가까운 바이러스와 기존의 생명체가 진화한 형태의 바이러스가 따로 있다고 생각하는 사람도 있다. 초기 지구에는 화학적 진화로 암모니아 등에서부터 생긴 아미노산이 굴러다녔으므로 숙주 대신 그걸 먹다가 그게 바닥나자 숙주를 찾는 쪽으로 진화했다는 식으로 추측하기도 한다. 아직까지 바이러스의 유래가 정확히 밝혀지지 않아 논란이 계속되고 있다.

인간의 DNA 중 정크 DNA[7]에 고대 바이러스의 DNA가 섞여 있다. 파리와 인간의 DNA만 해도 60% 정도는 동일하기도 하고, 심지어 인간 DNA 중에는 이곳 저곳에 옮겨다니는 ALU도 있으니, '어 그래?'하고 넘어갈 수도 있긴 한데... 도대체 언제 침투한 건지 의문이다. 물론, 재수없이 이 부분이 활성화되면 인체에 치명적일 수 있기 때문에, 이 부분을 비활성화하는 매커니즘이 따로 존재한다. 그렇지만 이런 바이러스 때문에 인간이 생존할 수 있기도 하다. 특히 HERV-FRD 란 내생 레트로바이러스는 산모와 태아 간에 단백질 막을 형성하여 산모의 면역반응으로부터 태아를 보호한다.

후천적으로 바이러스의 DNA가 숙주의 몸에 섞일 수도 있다.[8] 물론 개체 전체의 유전자 변형이 일어나는 게 아니라 국지적인 부분에 한정된다. 증식을 위해 끼워넣은 DNA가 남게 되는 것이다. 하지만 아주 아주 아주 드물게 생식세포를 감염시키고 그것이 이롭게 작용할 수도 있다. 특히 탯줄이 이런 경우이다.[9]

3. 종류[편집]

노벨상 수상자인 데이비드 볼티모어는 바이러스를 유전물질이 DNA인지 RNA인지, 숙주의 유전자에 자신의 유전자를 끼워넣는지 아닌지에 따라서 총 7개의 레벨로 분류했다.

  • 레벨 1·2 - DNA 이중가닥·외가닥 바이러스. DNA를 유전체로 쓰는 까닭에 변이율이 낮아서 항체를 만들기 쉽다. 단, DNA 바이러스가 증식하려면, 숙주세포가 같이 분열하여야 숙주의 복제메커니즘을 이용할 수 있으므로 필연적으로 세포분열을 유도한다. 인유두종 바이러스가 대표적으로, 사마귀를 일으키며 종류에 따라 자궁경부암 같은 심각한 병도 일으킨다. 특정 동물에게는 그냥 바이러스가 세포를 깨고 나오기 때문에 이런 반응이 없는데, 같은 바이러스가 인간에게 감염되면 세포분열만 촉진하고 잘 나오지 않기 때문에 문제가 된다.

  • 레벨 3·4·5 - RNA 이중가닥·외가닥 Sense와 anti-sense 가닥 바이러스. RNA이므로 굳이 DNA처럼 핵 내로 들어갈 필요가 없어 딱히 세포 분열을 촉진하지는 않는다. 그러나 숙주의 DNA 복제 교정 기능을 쓰지 않기 때문에 변이율이 무지하게 높다. 항체를 만들어도 변이율이 높아 좀처럼 잡을 수가 없다. 바이러스가 치명적이지 않으면 다행이지만 아니면 골때린다. 에볼라가 여기에 속한다.

  • 레벨 6·7 - RNA·DNA 역전사 바이러스. HIV, B형 간염 바이러스가 대표적이다. 그냥 숙주 세포에 감염되어 증식한 뒤 깨고 나오는게 아니라, 숙주 세포의 핵 안에 자신의 유전정보를 집어넣어 지속적으로 발현시킨다. HIV가 림프구를 감염시키면 세포가 죽지 않을 만큼만 증식하다가 면역체계가 활성화되면 폭발적으로 증식하여 면역체계를 무너뜨린다. 숙주의 세포에 바이러스 자신의 유전정보를 집어넣는다는 데서 대책이 안 선다.


그 외에 외막의 유무(외막이 있는 경우는 랍도, 인플루엔자, 코로나, 토가. 외막이 없는 경우는 레오, 아데노, 이리도, 파보.), 구형, 막대형 등 형태로 분류할 수도 있다.

  • 바이러스의 종류
    ㄱ. 핵산의 종류에 따른 분류

    1. RNA바이러스 : HIV, 일본뇌염바이러스, 홍역바이러스 등
      b. DNA바이러스 : B형간염 바이러스, 포진바이러스 등

ㄴ. 기생 장소에 따른 분류

  1. 동물성 바이러스 : 홍역, 광견병, 독감, 천연두, 소아마비, 뇌염바이러스 등
    b. 식물성 바이러스 : TMV, 감자의 위축병바이러스 등
    c. 세균성 바이러스(박테리오파지) : T2 파지, T4 파지 등


4. 특징[편집]

앞서 언급했듯, 이들은 그저 평범한 무생물이지만, 바이러스 최고의 무기는 자가복제다. 바이러스가 한번 복제되기 시작하면 그 수는 정말 경이로운 수준까지 순식간에복제되기 시작한다.

5. 기타[편집]

거대 DNA 바이러스의 잇따른 발견과, 거대 DNA 바이러스들이 특이한 DNA 및 바이러스 구조를 공유한다는 점으로 미루어보아, 이들은 모두 하나의 공통 바이러스 조상에서 유래한 것이 아니냐는 추측이 있다. 거대바이러스는 세균과 비슷한 세포막과 구조를 지님으로서 세균이 퇴화한것이 아니냐는이야기도 있고, 아예 이 분류의 "바이러스"들은 고세균, 세균, 진핵생물과는 별개의, 알려지지 않은 절멸한 역에 속한 생물의 후계가 아니냐는 가설도 나와있고, 거대 DNA 바이러스들의 공통 조상 유무가 큰 논란 거리임에도 불구하고 꽤 그럴싸한 가설로 여겨지고 있다. 여기에 이놈들을 생물로 봐야하냐, 아니냐, 혹은 유사생물(...)로 봐야하냐는 갑론을박도... 한술 더 떠서, 진핵생물의 기원이 이 거대 바이러스와 고세균의 결합에 있다는 가설까지 나왔다.

6. 창작물의 바이러스[편집]

[1] Obligatory Parasite는 자신의 숙주에 기생 중이 아니면 제대로 된 life cycle을 가지지 못하는 기생체란 뜻. 절대기생.[2] 일반적으로 독일어에서 V는 /f/발음이 난다고 알려져 있지만 이런 '외래어'들은 또 예외다.[3] Вирус(ы)[4] 동물세포에 외부 DNA를 넣을 때도 바이러스를 사용하며, 이때 주로 사용되는 것은 아데노바이러스나 렌티바이러스다.[5] 왜냐하면, 생물이 갓 출현했던 38억 년 전 당시 지구 환경을 보면, 곳곳에서 초대형 화산이 폭발하고 오존층의 부재로 자외선이 여과되지 않고 그대로 들어왔으며, 지금보다 훨씬 가까웠던 달의 강한 조석력 때문에 툭하면 해일이 몰려오니.... 이러한 조건에서 가장 잘 살아남는 종류의 생물 중 한 종류가 바로 바이러스이기 때문에, 초창기 생물의 형태가 바이러스 형태였다고 추측하는 학자들이 있다.[6] 퇴화를 진화의 반댓말로 생각하기 쉽지만 사실 퇴화는 환경에 적응하기 위해 필요 없는 부분을 없애는 방향으로 진화하는 거다. 생물학적인 퇴보가 아니다. 이를테면 인류의 꼬리/(유인원과 비교했을 때 꼬리는 없고 털이 극히 적다)이나 펭귄/타조날개라든가.[7] 비부호화 DNA라고도 하며, 게임으로 치면 더미 데이터 같은 것에 해당된다.[8] 특히숙주세포 안에 자신의 DNA를 끼워넣는 레트로바이러스.[9] 우리 몸에도 바이러스 유전자가 있다.[10] 바이러스가 의인화된 악역 캐릭터[11] 바이러스라기보다는 일반적인 감염병(흔히 전염병으로 알려진) 전반의 양상에 가깝다.[12] Plague Inc.에서 질병명 입력란에 아무것도 안 적으면 나오는 기본값. 트레일러에서는 PAX-744라는 바이러스가 나왔고, PC판인 Plague Inc. : Evolved에서는 PAX-12가 트레일러에서 나왔다. 역시 PC판에서도 기본값은 PAX-12다.