바이러스 Part 20

[K김상수(인천)]

공유링크) https://soarang.net/?page_id=459&vid=140

바이러스 Part 20

그림. 가로등 효과. 출처 : https://sketchplanations.com/looking-under-the-lamppost

1. bacteriology

모든 사람이 미생물을 품고 있지만 모든 사람이 아픈 것은 아니다. 이것은 "저항성"에 기인하며, 이는 미생물이 숙주의 상태에 영향을 미치는 다른 요인보다 질병에 있어 덜 중요하다는 것을 암시한다.

Everyone harbors disease germs, yet not everyone is sick. This is ascribed to "resistance," suggesting that germs are less important in disease than other factors affecting the condition of the host.1)

by Rene J. Dubos

Second Thoughts on the Germ Theory(1955)

19세기 말, 파스퇴르의 미생물 원인설과 코흐의 가설은 여러 반대론자와의 논쟁에서 승리하여 의학의 주류로 자리 잡았다. 반대론자들은 건강한 사람의 몸에도 미생물이 존재하며, 감염성 질환의 희생양이 되는 사람은 생리적 장애로 이미 쇠약해진 경우가 대부분임을 지적했고, 병원성 미생물은 방어체계가 무너져 이미 약해진 조직에 침입하여 기회감염2)을 일으키는 질병의 이차적 원인에 불과하다고 주장했다.

미생물 원인설에 동조하는 학자들은 당시는 물론 지금까지도 이에 대한 적절한 답변을 내놓지 못하고 있지만,3) 그럼에도 이 이론은 질병의 원인과 결과에 대한 명확성과 명쾌함 덕분에 논쟁에서 승리하여 새로운 패러다임이 될 수 있었다. 자연에 존재하는 미생물이 증식을 통해 질병의 원인이 된다는 것은 마치 종교나 신화와도 같았던 이전의 미아즈마 이론과 자연발생설을 대체하기에 충분히 합리적이고 이해하기 쉬웠다.

그러나 환자와 미생물의 관계에 대한 이러한 견해는 너무 단순화되어 실제 질병과 관련된 사실과는 거의 맞지 않았다. 사람은 누구나 아무 증상이 없는 상태에서 미생물을 품고 있었고, 인체에 있어 감염에 의한 질병의 발생은 정해진 규칙이 아닌 예외에 해당했다. 질병의 직접적인 원인은 다양한 요인에 의한 숙주의 생리학적 교란과 이로 인한 저항성의 상실, 그리고 숙주와 미생물 사이의 생태학적 균형의 붕괴였지만, 언제 어떤 요인에 의해 숙주의 생리학적 교란이 발생하는지 정확히 이해하지 못했고, 숙주와 미생물 사이의 관계를 생태학적으로 파악할 수 없었기에 당시 학계의 분위기는 반대론자의 견해를 수용할 만큼 여유롭지 못했다.

미생물 원인설은 의학을 배우는 학생과 수련하는 의사 모두에게 만족스러웠고,4) 의학의 산업화를 원했던 자본가에게도 충분히 매력적이었다. 그 결과 미생물 원인설을 바탕으로 한 박테리아학(bacteriology)5)은 20세기 초 카네기 교육발전재단6)과 록펠러재단7)의 지원을 받아 미국 의학교육의 변혁을 주도했던 아브라함 플렉스너(Abraham Flexner)8)에게 채택9)되어 생화학, 병리학, 약리학과 함께 새롭게 출발하는 미국 의과대학의 필수 과목으로 지정되었다.10)

분자생물학과 유전학이 현시대 과학을 이끌어 가듯, 감염된 조직에서 박테리아를 추출, 정제, 배양하여 질병과의 인과관계를 규정했던 박테리아학은 19세기 말과 20세기 초까지 최첨단 과학의 주류였다. 많은 학자들이 너도나도 뛰어들어 다양한 박테리아를 발견했고, 각각의 박테리아가 특정 질병의 단일 원인이라 주장했으며, 현미경의 사용은 이러한 주장을 펴는 데 큰 도움을 줬다. 나병, 탄저병, 장티푸스, 결핵, 콜레라, 디프테리아, 파상풍, 역병(페스트), 이질, 매독, 백일해, 발진티푸스 등에 대한 원인균이 1874년부터 1909년 사이 발견됐고, 학자들은 동일한 질병이라도 환자가 누구냐에 따라 증상이 다르게 전개되는 이유와, 감염된 상태에서도 아무런 불편이 없는 무증상 감염(inapparent infections)11) 및 잠복 감염(latent infections)12)을 설명하지 못했지만, 박테리아가 질병의 원인이라는 그들의 주장은 별다른 의심 없이 받아들여졌다.13)

2. virology

박테리아에 대한 이와 같은 학자들의 인식은 지난 2세기 동안 과학의 지배적 패러다임이었던 환원주의(reductionism)14)적인 방식으로 인간-미생물 간의 이해를 형성했다.15) 또한 박테리아라는 원인이 특정 질병이란 결과를 만든다는 과학적 모델의 선형성(linearity)16)은 환자의 연령이나 영양 및 위생 상태, 거주 지역의 기후와 환경, 약물과 수술 및 방사선 조사와 같은 의학적 처치, 여성의 월경이나 일상에서 오는 정신적 육체적 스트레스 등 개인의 건강에 영향을 미치는 다양한 요소를 모두 무시하고 오직 미생물만을 질병의 원인으로 지목했다. 그 결과, 미생물은 인간에게 치명적인 질병을 일으키는 강력한 행위자로 간주되었으며, 인간이 생명을 지키기 위해 끊임없이 싸워야 하는 일생일대의 적(敵)처럼 취급받게 되었다.17)18)19)

당시의 이러한 경향은 일광 및 온도와 습도, 수분과 토양 등 환경의 지배를 받는 식물의 성장20)을 탐구하는 분야까지 영향을 미쳤다. 1892년 러시아의 생물학자 드미트리 이바노프스키(Dmitri Ivanovsky)21)는 여름철 가뭄과 관련된 담뱃잎 모자이크병22)의 원인이 박테리아일 것으로 생각하고 원인균을 밝혀내고자 노력했다. 당시 유럽의 병리학자들은 병든 조직에서 박테리아를 검출하기 위해 도자기로 만들어진 양초 모양의 필터(Chamberland filter)23)를 사용했는데, 이바노프스키도 이를 이용해 모자이크병에 걸린 담뱃잎 추출액에서 병원체의 검출을 시도했지만 특별한 박테리아를 찾을 수 없었다. 그러자 그는 분명히 담뱃잎 추출액 속에 모자이크병의 원인 미생물이 있지만 크기가 너무 작아 필터에 걸리지 않았다며, 필터를 통과한 여과액이 다른 식물에 모자이크병을 퍼뜨릴 수 있다고 주장했다.24)25)

그로부터 6년 후 네덜란드의 미생물학자인 마르티누스 베이에링크(Martinus Beijerinck)26)도 이바노프스키와 같은 실험을 했고 동일한 결과를 얻었다. 미생물학자였던 베이에링크도 이바노프스키처럼 담뱃잎이 성장하는 환경에 대한 고민 보다는 질병의 원인을 미생물에서 찾았고, 도자기 필터를 통과할 수 있는 전혀 다른 형태의 미생물이 있을 것으로 생각했다. 같은 해인 1998년, 코흐의 제자였던 프리드리히 뢰플러(Friedrich Loeffler)와 폴 프로쉬(Paul Frosch)는 소, 돼지 등 가축의 발과 입에 발진이 생기는 구제역(口蹄疫, Foot-and-mouth disease)27)의 원인물질도 필터를 통과한다는 것을 확인했다. 베이에링크와 코흐의 제자들은 병든 담뱃잎과 구제역에 걸린 동물에서 시료를 추출하여 도자기 필터를 통과시킨 뒤 그렇게 얻어진 용액을 희석하여 건강한 개체에 주입했고, 그 결과 건강한 개체에서 동일한 질병이 발생한다는 것을 확인했다.28)

담뱃잎 모자이크병이 여름철 무더위나 가뭄이라는 환경과 관련된 것처럼, 구제역 또한 가축이 머무는 축사의 산도(pH)29)나, 습도, 온도 및 토양, 물, 공기의 기질 등 환경의 영향을 받는 질병이다.30)하지만 박테리아 학자로서 박테리아가 단일 원인으로 작용하여 특정 질병을 유발한다는 선형적 사고에 갇혀 있었던 코흐의 제자들도 베이에링크처럼 이러한 요인들을 고려할 만큼 시야가 넓지는 못했다.

 담뱃잎을 연구한 베이에링크, 그리고 구제역을 조사했던 뢰플러와 프로쉬는 병원균을 검출하거나 배양하지 못했고 현미경으로 관찰하지도 못했지만, 병에 걸린 개체에서 추출한 시료를 희석하여 건강한 개체에 주입하면 동일한 질병이 유발될 수 있다는 새로운 경험을 했다. 그 결과 그들은 기존의 미생물(박테리아)보다 훨씬 작아 도자기 필터로 추출할 수 없고, 따라서 실험실 내에서 정제 및 배양할 수 없으며, 오직 숙주 내에서만 복제가 가능한 미지의 병원체가 존재한다는 결론에 도달한다.31) 

같은 실험을 하진 않았지만 파스퇴르도 이들보다 앞선 1887년 광견병을 연구하는 과정에서 도자기 필터를 통과하는 물질을 경험했고, 현미경으로 관찰하기에는 너무 작고 미묘한 미생물이 있을 것으로 추측했다.32) 이렇듯 박테리아학의 발전으로 미생물에 대한 학자들의 연구가 늘어나면서 미지의 병원성 물질을 발견했다는 보고도 쌓여갔고 학계의 궁금증은 무르익어 갔으며 자연스럽게 바이러스학(virology)33)이란 새로운 학문의 여명(黎明)이 밝아오게 된다.34)

‘바이러스(virus)’라는 용어는 1878년 파스퇴르가 외과의사로 ‘microbe(미생물)’35)이란 단어를 만들었던 그의 동료 샤를 에마뉘엘 세디요(Charles-Emmanuel Sédillot)36)의 제안을 받고 ‘모든 바이러스는 미생물이다.(Tout virus est un microbe, every virus is a microbe)’라는 유명한 선언을 하면서 과학 용어로 사용됐다. 하지만 이때 그가 사용했던 '바이러스'는 ‘독(毒, poison)’이란 의미의 라틴어를 차용한 것으로 지금의 개념과는 달랐다. 당시 이 용어는 ‘독성을 띠거나 유해하여 질병을 유발할 수 있는 모든 물질’을 통칭하는 넓은 범주로 사용됐었다. 그러나 파스퇴르의 선언으로 무생물은 제외되었고, ‘박테리아, 원생동물 또는 곰팡이와 같은 작고 살아있는 미세한 병원체’를 지칭하도록 그 범위가 좁아졌다.37)

베이에링크는 파스퇴르의 선언에서 한발 더 나아가 바이러스의 범위를 더 작게 축소했다. 그는 담뱃잎 모자이크병을 일으키는 희석액을 처음엔 ‘살아있는 감염성 액체(Contagium vivum fluidum, infectious living fluid)38)라 칭했고, 이후엔 바이러스란 용어를 사용하여 ‘필터를 통과하는 바이러스’라고 불렀으며, 나중에 이를 더 단순화하여 그냥 ‘바이러스’라고 명명하기에 이른다.39) 

당시 베이에링크는 바이러스가 본질적으로 액체라고 주장했는데, 이 이론은 나중에 미국 생화학자이자 바이러스학자인 웬들 메러디스 스탠리(Wendell Meredith Stanley)40)가 바이러스는 액체가 아닌 입자(粒子)라고 주장하면서 부정되었다.41) 이렇게 많은 과정을 통해 눈에 보이지 않는 미지의 물질인 바이러스는 결국 세상에 존재를 드러냈고, 한 세기가 지난 지금까지도 정확히 정의(定義)되지 못한 채 세상을 질병으로 물들이는 ‘독(毒)’으로 취급받으며 베일에 싸인 존재감을 유지하고 있다.42)43)44)45)

3. streetlight effect 

“야심한 밤, 한 경찰이 가로등 밑에서 무언가를 찾고 있는 술에 취한 남자를 보고 무엇을 찾고 있냐고 물었다. 그는 열쇠를 잃어버렸다고 답했고 경찰은 그를 도와 열심히 열쇠를 찾았다. 아무리 찾아도 열쇠가 보이지 않자, 경찰은 여기서 잃어버린 것이 확실하냐고 물었고, 술에 취한 사람은 ‘아니요. 열쇠는 저 아래 공원에서 잃어버렸어요.’라고 답했다. 황당했던 경찰은 그런데 왜 여기서 열쇠를 찾느냐 물었고, 술에 취한 사람은 ‘여기가 밝아서요.’라고 답했다.”46)

터키의 옛 우화47)에서 비롯되었다고 전해지는 이 이야기는 ‘주정뱅이의 탐색원칙(the principle of the drunkard's search)’ 또는 ‘가로등 효과(streetlight effect)’로 불리며 과학자, 의료인 등 각 분야의 전문가가 주어진 문제를 해결할 때, 자료나 정보의 타당성과 확장성, 실효성을 고려하여 올바른 답을 찾기보다는, 편의성과 가용성(可用性)을 이유로 쉽고 익숙한 답을 찾으려는 ‘관찰자 편향(observer bias)’48)을 경계하는 메시지로 주로 인용된다.49)

미국의 유명 저술가인 데이비드 H. 프리드먼(David H. Freedman)50)은 그의 저서 ‘오답(誤答), 왜 전문가들은 우리를 계속 실망시키는가?’51)에서 현시대 인류가 혼란에 빠지는 이유는 각 분야의 전문가들이 위험할 정도로 왜곡된 방식으로 문제에 접근하여 심각한 결함이 있는 결론을 얻어 사회에 제시하기 때문이라고 말했다. 또한 매사추세츠 공과대학(MIT)의 교수이자 언어학자이며 분석철학자였던 노엄 촘스키(Noam Chomsky)52)는 ‘과학은 술에 취한 사람이 어두운 곳에서 열쇠를 잃어버리고, 가로등이 있는 길가에서 열쇠를 찾는 것과 같아서 올바른 답을 찾을 여지가 없다.’고 말하기도 했다.53)

앞서 언급한 파스퇴르나 코흐, 베이에링크나 뢰플러, 그리고 프로쉬는 현대 미생물학과 박테리아학, 그리고 바이러스학의 창시자로 추앙받는 당대의 전문가이자 역사적으로 존경받는 학자이다. 그들이 이룩한 업적이 수천 년 이어져 온 과학계의 패러다임을 바꿀 정도로 위대했음을 부정할 수는 없다. 하지만 세월이 지난 현시점에서 보면 그들이 바꾸었다는 패러다임은 그저 아랫마을 사거리를 비추던 전등을 끄고, 긴 시간 동안 어두웠던 윗마을 사거리에 새로 가로등을 설치한 것과 크게 다르지 않을지도 모른다.

===========================(21편에 계속)

[참고문헌]

1) Rene J. Dubos, Second Thoughts on the Germ Theory, Scientific American, Vol. 192, No.5, 1955, p.31

2) https://en.wikipedia.org/wiki/Opportunistic_infection

기회 감염 Opportunistic infection

3) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10293828/

세균 이론에 대한 재고부터 본격적인 숙주 이론까지

4) https://www.jstor.org/stable/24944640

세균 이론에 대한 재고

5) https://en.wikipedia.org/wiki/Bacteriology

박테리아학, Bacteriology

6) https://en.wikipedia.org/wiki/Carnegie_Foundation_for_the_Advancement_of_Teaching 카네기교육발전재단, Carnegie Foundation for the Advancement of Teaching

7) https://en.wikipedia.org/wiki/Rockefeller_Foundation

록펠러재단, Rockefeller Foundation

8) https://en.wikipedia.org/wiki/Abraham_Flexner

아브라함 플렉스너, Abraham Flexner

9) https://en.wikipedia.org/wiki/Flexner_Report

플렉스너 보고서, Flexner Report

10) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5521343/

두 번째 Flexner 세기: 의학 지식의 민주화

11) https://www.oxfordreference.com/display/10.1093/acref/9780199976720.001.0001/acref-9780199976720-e-995 

무증상 감염

12) https://en.wikipedia.org/wiki/Virus_latency

잠복 감염

13) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9609744/

감염병과 의학의 역사

14) https://en.wikipedia.org/wiki/Reductionism

환원주의, reductionism

15) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7404376/

미생물의 역사적, 정치적 인식론

16) https://en.wikipedia.org/wiki/Linearity

선형성, Linearity

17) https://www.jstor.org/stable/24944640

세균 이론에 대한 재고

18) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7404376/

미생물의 역사적, 정치적 인식론

19) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1459480/

의학에서 환원주의의 한계: 시스템 생물학이 대안을 제시할 수 있을까?

20) https://extension.oregonstate.edu/gardening/techniques/environmental-factors-affecting-plant-growth

식물 성장에 영향을 주는 환경 요인

21) https://pt.wikipedia.org/wiki/Dimitri_Ivanovski

디미트리 이바노프스키, Dimitri Ivanovski

22) https://www.korea.kr/briefing/pressReleaseView.do?newsId=156297403#pressRelease

대한민국 정책브리핑, 시설원예작물 바이러스병, 지금부터 예방해야

23) https://en.wikipedia.org/wiki/Chamberland_filter

챔버랜드 필터, Chamberland filter

24) Angela.H.Creager, The Life of a Virus, The University of Chicago, 2002

25) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7404376/#cnt12300-note-0008

미생물의 역사적, 정치적 인식론

26) https://en.wikipedia.org/wiki/Martinus_Beijerinck#Scientific_career

마르티누스 베이에링크, Martinus Beijerinck

27) https://en.wikipedia.org/wiki/Foot-and-mouth_disease

구제역, Foot-and-mouth disease

28) S.J.FLINT, L.W.ENQUIST, 정용석 역, ASM 바이러스학, Vol 1. 바이러스의 분자생물학, 월드사이언스, 2013, p10-11

29) https://en.wikipedia.org/wiki/PH

수소이온농도, pH

30) https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fvets.2023.1157538/full

풍토병 환경의 환경 샘플에서 구제역 바이러스 검출 패턴

31) S.J.FLINT, L.W.ENQUIST, 정용석 역, ASM 바이러스학, Vol 1. 바이러스의 분자생물학, 월드사이언스, 2013, p10-11

32) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1286457903000753?via%3Dihub

리뷰: 거인의 어깨 위에, 루이 파스퇴르(1822~1895)

33) https://en.wikipedia.org/wiki/Virology

바이러스학, virology

34) https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_virology#CITEREFTopleyWilson1998

바이러스학의 역사, History of virology

35) https://en.wikipedia.org/wiki/Microorganism

미생물, microorganism(microbe)

36) https://en.wikipedia.org/wiki/Charles-Emmanuel_S%C3%A9dillot

샤를 에마뉘엘 세디요, Charles-Emmanuel Sédillot

37) Angela N. H. Creager, The Life of a Virus: Tobacco Mosaic Virus as an Experimental Model, 1930-1965, University of Chicago Press, 2002, P21

38) https://en.wikipedia.org/wiki/Contagium_vivum_fluidum

살아있는 감염성 액체, Contagium vivum fluidum

39) S.J.FLINT, L.W.ENQUIST, 정용석 역, ASM 바이러스학, Vol 1. 바이러스의 분자생물학, 월드사이언스, 2013, p10-11

40) https://en.wikipedia.org/wiki/Wendell_Meredith_Stanley

웬들 매러디스 스탠리, Wendell Meredith Stanley

41) Sussman M, Topley W, Wilson GK, Collier L, Balows A (1998). Topley & Wilson's microbiology and microbial infections. London: Arnold. p. 3.

42) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7122971/

바이러스란 무엇인가?

43) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26996409/

생명이 있는가? 없는가?: 최근의 발견은 어떻게 바이러스와 생명에 대한 전통적인 정의에 도전하나?

44) https://www.nytimes.com/1988/11/13/magazine/body-and-mind-viruses-revisited.html

몸과 마음; 바이러스 재검토

45) https://www.scielo.sa.cr/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034-77442011000300002

바이러스, 정의 및 현실

46) https://en.wikipedia.org/wiki/Streetlight_effect

가로등 효과, Streetlight effect

47) https://en.wikipedia.org/wiki/Nasreddin#Nasreddin's_ring

나스레딘, Nasreddin

48) https://en.wikipedia.org/wiki/Observer_bias

관찰자 편향, Observer bias

49) https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embr.201847647

제3차 인지혁명: 생물의학 연구의 결과와 가능성

50) https://freedman.com/about-david-h-freedman/

데이비드 H. 프리드먼, DAVID H. FREEDMAN

51) https://freedman.com/wrong/

Wrong: Why experts keep failing us?

52) https://en.wikipedia.org/wiki/Noam_Chomsky

노엄 촘스키, Noam Chomsky

53) Barsky, Robert F. (1998). Noam Chomsky: a life of dissent (Repr. ed.). Cambridge, Mass.: MIT Press. p. 95. ISBN 0262024187. Retrieved July 23, 2022