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면역 : 박쥐는 어쩌다 바이러스의 온상이 됐나

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1990년대 후반 니파 바이러스의 원인: 박쥐
2003년 사스의 원인: 관박쥐
2014년 에볼라 원인: 과일박쥐
2015년 메르스 원인: 이집트무덤박쥐
2020년 우한폐렴 원인: 박쥐

포유류 중 유일하게 날 수 있는 박쥐는 날기 위한 에너지 공급을 위해 체내 대사가 매우 빠르기 때문에 체온이 38~41도로 높다. 체온이 높기 때문에 백혈구가 활성화되어 면역력이 높다. 심지어 바이러스 면역을 담당하는 알파 인터페론이라는 물질이 항상 활성화되어 있기 때문에 면역력이 매우 높다.
박쥐는 어둡고 습한 동굴, 병원균이 많은 곳에 모여 살기 때문에 한 마리라도 감염되면 무리에 급속도로 전파된다. 그래서 박쥐에는 총 137종의 바이러스가 살고 있으며 인수공통 바이러스(인간과 동물 모두 점염되는 바이러스)는 61종이다.
하지만 박쥐는 면역력 킹왕짱이기 때문에 끄떡 없다.
사상 최강의 바이러스 보균자이자 사상 최강의 바이러스 면역자인 박쥐

2015.06.19 07:00

지난 2013년 메르스 바이러스가 이집트무덤박쥐에서 나왔다는 연구결과가 나왔다. 사진은 이집트무덤박쥐의 모습.  - 조나단 엡스타인 제공
2013년 메르스 바이러스가 이집트무덤박쥐에서 최초로 인간에게 전파됐다는 연구결과가 나왔다. 사진은 이집트무덤박쥐. - 조나단 엡스타인 제공
관박쥐와 2003년 중국을 덮친 사스(SARS·중증급성호흡기증후군), 과일박쥐와 지난해 1만 명이 넘는 사망자를 낸 에볼라, 그리고 이집트무덤박쥐와 현재 한국을 ‘패닉’ 상태에 빠뜨린 메르스(MERS·중동호흡기증후군)까지. 21세기 인류를 위협하는 감염병 바이러스는 공교롭게도 모두 박쥐에게서 유래했다. 박쥐는 어쩌다 바이러스의 온상이 됐을까.
콜린 웹 미국 콜로라도주립대 교수팀은 박쥐가 보유한 바이러스를 분석해 2013년 영국 ‘왕립학회보 B’에 발표했다. 연구진에 따르면 박쥐에게는 총 137종에 이르는 바이러스가 살고 있으며, 이 가운데 인수공통 바이러스는 61종으로 나타났다. 종별 평균으로 따지면 박쥐는 2.71종의 바이러스에 감염돼 있으며, 이 중 인간에게 옮길 수 있는 바이러스는 평균 1.79종이었다.
이는 일반적으로 체내에 바이러스를 많이 보유하고 있어 인간에게 쉽게 전염병을 퍼뜨린다고 알려진 쥐보다도 많다. 쥐를 포함한 설치류는 평균 2.48종의 바이러스를 갖고 있으며, 이 가운데 1.48종이 인수공통 바이러스다.
연구진은 박쥐가 ‘바이러스 최다 보유 동물’이 된 이유로 생활 방식을 지목했다. 박쥐는 동굴이나 폐광 등을 보금자리로 삼아 한 장소에 여러 종이 떼로 모여 산다. 이 때문에 한 마리만 바이러스에 감염되더라도 무리 속으로 급속히 전파된다.

● 체온 38~41도 유지…바이러스와 공존하는 ‘보균자’

박쥐는 바이러스에 감염돼도 병을 앓거나 죽는 경우가 잘 없다. 박쥐가 바이러스를 가진 채 생존할 수 있는 ‘좋은 보균자’라는 뜻이다. 박쥐 전문가인 박영철 강원대 산림환경보호학과 교수는 “박쥐는 다른 포유류와는 면역체계가 조금 다르다”면서 “박쥐는 바이러스의 활동으로 DNA가 손상될 것에 대비해 이를 막거나, 망가진 DNA를 복구하는 유전자도 많이 갖고 있다”고 말했다.
일부 박쥐에게서는 사스 바이러스와 에볼라 바이러스에 대항하는 항체가 발견됐고, 세포 안에서 바이러스의 증식을 막는 특별한 시스템도 확인됐다. 박쥐가 바이러스에 면역력을 기르는 형태로 진화하면서 바이러스가 침투하더라도 인간처럼 감염되는 게 아니라 바이러스와 공존하는 숙주가 된 것이다.
박쥐의 비행 능력도 바이러스와의 공존을 돕는 비결로 꼽힌다. 포유류 중에서 유일하게 날 수 있는 박쥐는 비행에 필요한 에너지를 공급하기 위해 체내 대사가 매우 빠른 속도로 일어난다. 이 때문에 비행 시 체온은 38~41도로 높게 유지된다. 높은 체온은 박쥐의 면역력을 강화하는 데 도움이 된다.

● 국내 박쥐 24종 서식…개체 수 적어 직접감염 가능성 낮아

박쥐에게서 바이러스를 모두 제거해 인간 감염을 원천봉쇄하는 일은 불가능하다. 결국 박쥐와의 접촉을 막아 감염 경로를 차단하는 게 전염병을 예방할 수 있는 유일한 길이다.
하지만 세계적으로 산업화와 개발 열풍에 박쥐의 서식지가 파괴되면서 박쥐가 인간에게 노출되는 빈도가 늘고 있다. 1990년대 후반 말레이시아와 싱가포르에서 니파 바이러스가 창궐한 이유도 박쥐의 서식지 파괴가 이유였다. 원래 숲에서 과일을 먹고 살던 박쥐가 기후변화로 서식지를 잃게 되자 양돈 농장 주변 과일나무로 몰려들었고, 이때 박쥐가 갖고 있던 니파 바이러스가 돼지를 거쳐 사람에게 번졌다. 당시 니파 바이러스에 감염돼 100명 이상이 사망했다.
국내에도 동굴 안이나 나무 구멍, 오래된 다리 아래 등 천적으로부터 몸을 피할 수 있는 은밀한 곳에 박쥐가 24종 정도 살고 있다. 국내에 서식하는 박쥐에 의한 바이러스 전파 가능성은 없을까. 박 교수는 “국내 서식 박쥐도 바이러스를 보유하고 있을 가능성이 높지만 아직 공식 조사 결과는 없다”면서 “박쥐로부터 바이러스에 감염되려면 박쥐에 쉽게 노출돼야 하는데, 국내에는 박쥐 개체 수가 충분하지 않아 직접감염 가능성은 낮을 것”이라고 말했다.

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중국 후베이성 우한시에서 처음 발발한 신종 코로나바이러스 감염증(일명 우한폐렴) 환자가 계속 늘어나는 가운데, 처음 이 병을 인류에게 전파한 것으로 추정되는 동물인 박쥐에 대한 관심도 높아지고 있다. 전문가들은 “박쥐가 특유의 높은 종다양성과 면역력으로 대표적인 신종 인수공통 바이러스를 다수 보유한 동물인 것은 사실이지만, 이 바이러스가 인간을 위협하게 된 이유는 어디까지나 야생동물의 서식지를 파괴하고 식재료로 삼은 인간에게 있다”고 지적했다.
박쥐는 2003년 중국을 덮친 사스(SARS·중증급성호흡기증후군)와 2014년 에볼라, 2012~2015년 중동과 한국을 휩쓴 메르스(MERS·중동호흡기증후군) 등 21세기의 주요 감염병을 일으킨 바이러스의 근원이다. 사스는 관박쥐, 에볼라는 흔히 ‘과일박쥐’라고 불리는 큰박쥐류,  메르스는 이집트무덤박쥐가 주요 감염원으로 꼽힌다. 이번 신종 코로나바이러스 종도 아직 조사가 더 필요하지만, 중국의 관박쥐가 유력해 보인다.

박쥐는 전세계적으로 약 1000 종이 존재하는, 종 다양성이 가장 큰 포유류 중 하나다. 전체 포유류 종 가운데 5분의 1이 박쥐일 정도다. 박쥐보다 종이 다양한 포유류는 설치류(쥐)뿐이다.
종이 다양하다 보니 다양한 질병과 환경에 적응하는 능력이 뛰어나다. 특히 몸에 다양한 바이러스를 지닌 상태로 태연히 생존하는 능력 면에서 포유류 가운데 1,2위를 다툰다. 미국의 비영리 환경보건연구기관인 에코헬스얼라이언스의 피터 다스작 대표 연구팀은 754종의 포유류를 조사해 586개 바이러스 종을 찾아 어떤 동물이 바이러스를 얼마나 몸에 갖고 있는지 조사해 2017년 ‘네이처’에 발표했다. 이에 따르면 박쥐류는 156종의 인수공통 바이러스를 지니고 있어 183종을 지닌 설치류 다음으로 많은 것으로 평가됐다. 2013년 미국 연구팀의 조사에서는 박쥐가 오히려 설치류보다 인수공통 바이러스 수가 많았다.
박쥐가 바이러스를 몸에 많이 지니고도 무사할 수 있는 것은 바이러스가 들어와도 염증 반응을 일으키지 않는 독특한 면역체계 때문이다. 인간은 바이러스 등 병원체가 침입하면 면역체계가 발동해 체온을 올린다. 고온에 취약한 바이러스의 활동을 막기 위해서다. 생존을 위한 필수 반응이지만, 우리 몸도 피해를 감수해야 하는 과정이다.
반면 박쥐는 어지간한 경우가 아니면 체온을 올리는 염증 반응을 일으키지 않는다. 바이러스를 죽이지 않는 대신 몸에 키우는 것이다. 대신 바이러스도 박쥐를 죽이지 않고 얌전히 지내다 다른 동물에게 옮겨가 번식한다. 일종의 공생 전략이다. 에볼라 등 바이러스에 대항하는 항체를 갖고 있는 박쥐도 발견돼 있다.

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흡혈박쥐의 장수 비결은 마비와 ‘피 나누기’

인쇄조홍섭 2019. 04. 17
같은 체중 포유류보다 4배 이상 오래 살아…체온 조절로 에너지 절약

포유동물의 수명은 대개 몸 크기와 비례한다. 211살까지 산 북극고래가 있는가 하면 아프리카코끼리는 70년을 산다. 하지만 집쥐는 기껏 1∼3년 빠르고 짧은 생을 보낸다.
사람은 이런 규칙에서 예외여서, 같은 무게의 포유동물보다 4배 오래 산다. 또 다른 예외가 박쥐인데, 큰윗수염박쥐의 수명은 같은 몸무게의 다른 동물보다 8배나 긴 40살에 이른다. 일부 박쥐가 왜 장수하는지를 밝힌 연구결과가 나왔다.
제럴드 윌킨슨 미국 메릴랜드 대 생물학 교수 등은 과학저널 ‘바이올로지 레터’ 10일 치에 실린 논문에서 세계의 박쥐 67종의 디엔에이(DNA)를 계통 유전학적으로 분석해 네 계통의 박쥐가 유난히 장수한다는 사실을 밝혔다. 관박쥐, 귀박쥐, 긴수염박쥐와 흡혈박쥐 등 4가지 계통에서 같은 체중의 다른 포유동물보다 4.2∼8배 오래 사는 장수 형질이 독립적으로 진화했다.
주 저자인 윌킨슨 교수는 “이번 연구에서 가까운 종이면서 수명에 차이가 나는 많은 사례가 나왔는데, 이들을 비교하면 일부 종이 어떻게 그렇게 오래 살 수 있게 됐는지 알 수 있다”고 이 대학 보도자료에서 말했다.
먼저 4가지 장수 계통 가운데 앞의 세 계열은 모두 고위도에 서식하는 종들로 겨울에 동면했다. 겨울잠은 혹독한 기간을 잠으로 넘겨 사망률을 낮추는 구실을 한다. 연구자들은 “겨울잠이 박쥐의 체온 조절 능력과 관련이 있어 보인다”고 밝혔다.
그렇다면 중·남미의 열대·아열대 지역에 서식하는 흡혈박쥐는 어떻게 장수하는 걸까. 연구자들은 이 박쥐가 동면하지는 않지만 하루 중에도 체온과 대사율이 떨어져 마비·무기력 상태에 빠지는 사실에 주목했다. 윌킨슨 교수는 “흡혈박쥐는 포유류 가운데 특이하게 흡혈하지 않는 동안 체온을 낮추다 활동을 시작하면 체온을 높일 수 있다”고 말했다.
흡혈박쥐의 이런 습성은 애초 온대지역에 살다 대사율이 낮고 저온에 약해 아열대 지역으로 밀려났기 때문으로 알려져 있다. 현재 흡혈박쥐는 주로 밤중에 가축의 다리에 기어올라 날카로운 이로 상처를 내고 흘러나온 피를 혀로 핥아 먹는다.
그러나 사람과 가축이 들어오기 전 중·남미에는 무리 지어 사는 대형 동물이 거의 없었고 흡혈박쥐는 먹이 구하는 일이 힘겨웠을 것이다. 실제로 카리브해 지역에서는 거대한 초식동물인 자이언트 땅늘보가 멸종하자 흡혈박쥐도 자취를 감췄다.
먹이부족을 이기기 위해 흡혈박쥐가 택한 생존전략은 체온을 떨어뜨려 에너지를 절약하는 마비와 함께 협동이다. 암컷 흡혈박쥐는 흡혈하지 못하고 잠자리로 돌아오면 동료 암컷이 섭취한 혈액을 토해 나눠준다. 덕분에 암컷은 수컷보다 오래 산다. 연구자들은 “흡혈박쥐의 극단적인 장수는 유연한 체온 조절과 협동적인 사회 행동 덕분인 것으로 보인다”고 논문에 적었다.
체온 조절을 할 수 있는 포유류는 그런 능력이 없는 종보다 감염과 잘 싸운다고 연구자들은 밝혔다. 사람도 이런 능력을 부분적으로 지니고 있는데, 체온을 올려 열이 나면 면역계가 바이러스나 세균을 퇴치하는 것을 돕는다.
한편, 이번 연구에서 수컷이 암컷보다 훨씬 큰 종이 그렇지 않은 종보다 수명이 짧은 것으로 나타났다. 일반적으로 박쥐는 임신 상태에서 비행해야 하므로 암컷이 수컷보다 크다. 연구자들은 일부 열대 박쥐에서 암컷을 차지하려는 싸움 때문에 수컷의 덩치가 켜졌고, 싸움으로 인한 사망률이 높아진 것으로 풀이했다.

■ 기사가 인용한 논문 원문 정보:

Wilkinson GS, Adams DM. 2019 Recurrent evolution of extreme longevity in bats. Biol. Lett. 15: 20180860. http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2018.0860

조홍섭 기자 ecothink@hani.co.kr