델타 변이 코로나 바이러스(성영은)

성영은(서울대학교 화학생물공학부 교수)

변이는 생명체의 일상적 생존 전략

코로나 사태가 백신 접종으로 어느 정도 진정되는가 싶었는데 델타 변이 바이러스의 출현으로 급속히 재확산되고 있다. 변이란 돌연변이를 말하는 것으로 유전자의 변화를 말한다. 동물에게 있던 코로나 바이러스가 변이를 일으켜 인간에게 전파된 이후 지금까지 계속 변이를 일으켜 왔다. 원래는 새로운 변이가 발견될 때마다 처음 발견된 나라 이름을 따서 영국․남아프리카․브라질․인도 변이 바이러스 등으로 불리다가 지난 5월 31일 국제보건기구(WHO)에서 알파, 베타, 감마, 델타 등 그리스어를 붙여서 부르기로 정한 뒤로는 그 이름으로 불리고 있다. 이 변이 바이러스 중에 현시점에서 문제가 되고 있는 것은 델타, 그리고 델타 플러스 변이인데, 백신 접종이 상당히 진행된 나라든 아니든 상관없이 기존 코로나 바이러스와는 달리 급속하게 전파되고 있기 때문이다. 그러나 델타 및 델타 플러스 변이의 치명률(중증도, 병독성)이나 이 변이 바이러스에 대한 백신의 유효성 등은 아직 정확히 밝혀진 바가 없다.

생명체에서 유전자의 변이는 일상적이다. 생명체는 쉴 새 없이 유전자를 복제한다. 인간의 경우도 몇 개월 만에 몸의 세포를 거의 전부 새것으로 바꿀 정도로 쉬지 않고 유전자를 복제하여 새로운 세포를 만들고 생명 활동을 이어간다. 그러나 정상적인 경우, 인간의 유전자는 복제될 때 오류가 생기지 않는다. 유전정보, 즉 유전자가 들어 있는 DNA는 안전하게 두 가닥으로 붙어 있고, 복제 과정에서 오류가 있으면 복제 효소가 즉시 알아차려 오류를 바로잡는다. 인간의 경우 유전자 변이는 부모 유전자가 반씩 섞여 태어나는 자녀에게서만 일어난다. 수십 년에 한 번씩 자녀를 통해 변이가 일어나는 것이다. 동물이나 식물도 수명에 따라 이런 식으로 변이가 일어난다. 물론 인간이 인위적으로 방사선을 쬐거나 유전자를 변형시켜 유전자 변이를 통해 품종을 개량하는 경우도 있고, 인간의 경우는 어떤 원인에 의해 변이가 생기면 그것이 암세포로 우리 몸에 병을 일으키기도 한다.

하나님은 동물과 식물이 암수의 교배 혹은 수정, 인간의 경우 남자와 여자의 결혼-출산을 통해 유전자가 변이되어 시간이 지날수록 생명체의 유전자가 더 다양해지게 하셨다. 생명체는 유전자가 다양할수록 생존에 유리하다. 이 땅에 사는 생명체는 종(種)이 순수할수록 바이러스나 세균의 외부 공격에 취약하다. 유전자가 모두 동일하여 단일한 특성을 가진 생명체는 자칫 한 번의 공격에 다 멸종할 수 있다. 순수할수록 질병과 같은 외부 공격이나 면역체계 등에 취약한 것이다. 순수 혈통이 결코 좋은 것이 아니라는 얘기다. 그래서 모든 생명체는 가능하면 가까운 친족 관계가 아닌 먼 종족과 교배와 수정을 하여 유전자가 다양한 자손을 남기려 한다. 이것이 끊임없이 다양성을 확보하여 건강하게 종족을 보존하는 방법이다. 이 땅의 모든 생명체가 하나님의 창조 명령을 이런 방식으로 순종하며 사는 것이다. 인간도 마찬가지이다.

그런데 암수 구분이 없는 코로나 같은 바이러스는, 박테리아(세균)처럼 생명체로서 스스로 분열하여 자손을 번식시킬 수 없는 존재이다. 오직 숙주(인간 등)에 기생하여 숙주 세포를 통해서만 번식이 가능하다. 이번 코로나 사태를 일으킨 바이러스는 한 가닥으로 된 RNA(리보핵산)에 유전자가 들어 있는 바이러스로, 복제될 때 두 가닥의 DNA보다 불안전하여 오류를 많이 일으킨다. 그래서 복제될 때 변이가 많이 일어난다. 바이러스는 이런 오류를 통해 다양성을 확보하여 생존경쟁에서 살아남는 것이다. 바이러스의 변이는 이런 점에서 아주 자연스런 일이다.

생존 위해 감염 전파력 높아진 델타․델타 플러스

‘델타 변이’는 13개 정도의 유전자에서 변이가 일어난 것으로 보고 있다. 특히 주목하는 것은 바이러스의 외부에 왕관처럼 뾰족하게 나온 스파이크 단백질이다. 이 스파이크 단백질이 우리 몸의 세포 수용체 단백질(ACE2 receptor)과 결합한 후 세포 속으 로들어와 복제와 증식을 하게 된다. 이 스파이크 단백질이 수용체 단백질과 얼마나 잘 결합하느냐가 바이러스 전파력의 핵심이다. 델타 변이는 스파이크 단백질을 이루는 아미노산 중 4개 정도가 수용체 단백질과 더 잘 결합되도록 변이된 것으로 알려져 있다. 1천 개가 넘는 아미노산으로 이루어진 스파이크 단백질의 452, 478, 614, 681번째 아미노산의 변이로 인해 더 잘 결합한다는 것이다. ‘델타 플러스 변이’는 여기에 더해 417번째 아미노산이 추가로 변이되었다고 한다. 이러한 변이의 결과, 더 적은 수의 바이러스에도 쉽게 감염이 되어 전파력이 높아진 것이다.

아직 그 원인은 잘 모르지만, 이 델타 변이가 일으키는 증상은 이전의 다른 변이 코로나 바이러스의 증상과 달리 감기 증상과 유사하다 한다. 두통, 인후통, 콧물이 주요 증상이라는 것이다. 우리나라도 점점 델타 변이의 감염 비율이 높아지고 있는데, 조만간 이 바이러스가 주를 이룰 것으로 예측하고 있다. 현재로서는 백신 접종을 통해 바이러스 스파이크 단백질이 세포의 수용체 단백질과 결합하기 전 백신 항체와 결합하여 최대한 감염을 막는 것이 가장 좋은 방법이다. 아울러 사회적 거리두기를 통해 바이러스가 전파될 숙주를 찾지 못하게 차단하는 것이다. 그러나 코로나 방역 피로도가 심화됨으로써 백신 수급 및 거리두기 강화 조치도 어려움에 처한 듯하다. 함께 이 난관을 헤쳐나갈 슬기로운 방법을 찾아가야 할 때이다.

바이러스는 복제를 하면 할수록 변이의 가능성이 높아진다. 더 다양한 변이가 생기는 것이다. 그런데 변이를 일으키는 유전자 복제는 방향이나 목적이 없다. 복제를 통해 다양한 오류가 나고 그런 다양한 오류가 난 변이들이 그냥 생기는 것이다. 그 변이들 중 환경이나 생존에 유리한 종만 자손을 남겨 살아남는 것이다. 만일 백신 접종이 다 이루어져도 살아남은 변이가 있다면 그 변이는 자손을 남길 것이다. 거리두기로 방역을 철저히 하면 치명률이 높은 변이는 사라지겠지만 대신 증상이 거의 없는 변이는 결국 살아남을 것이다. 증상이 거의 없어지면 거리두기를 없앨 것이기 때문이다. 이 팬데믹의 결말이 치명률 낮은 변이가 일반적인 독감이나 감기처럼 인간과 공존하는 것으로 귀결될 것이라 예측하는 이유이다. 물론 바이러스가 이런 생각을 하면서 생존 전략을 짜는 것은 아니다. 겉으로 보기에는 우연히 일어나는 것이다. 현대 과학은 이를 ‘적응하는 종이 살아남는다’는 말로 설명한다. 우리는 과학을 넘어 그 이상에서 일어나는 이 미물들의 생명 활동은 알지 못한다. 델타 변이 바이러스를 통해 맹위를 떨치는 이 사태가 이런 예측처럼 일반적인 독감이나 감기처럼 마무리될지는 더 지켜볼 일이다.