[남순건의 과학의 눈] 물리학과 바이러스 세계

[남순건의 과학의 눈] 물리학과 바이러스 세계

입력 2020-03-02 21:20
수정 2020-03-03 02:18
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요즘 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)가 우리 사회와 개인의 삶을 완전히 바꾸고 있다. 대학들은 개강을 미루고 모임들이 취소되고 있다. 매일 확산되는 전염병 소식은 소셜네트워크서비스(SNS)를 타고 바이러스보다 빠르게 전파되고 있다.

생명체와 무생물의 경계에 있는 바이러스의 정체는 도대체 무엇일까? 유전자를 감싸고 있는 ‘초(超)분자’로 만들어져 생명체의 기본 단위인 세포를 매우 효과적으로 공격하는 마이크로 로봇처럼 여겨지기도 한다. DNA나 RNA로 이뤄진 단백질 껍질과 거기에 붙어 있는 여러 개의 다리, 하나의 꼬리를 가진 바이러스의 그림을 보면 마치 외계인의 비행체처럼 보이기까지 한다.

바이러스는 공격 대상인 세포막에 붙어 공격할 곳을 찾아 다리로 고정한 후에 꼬리 속 관을 통해 유전자정보를 삽입하는데, 그때 가해지는 압력은 자동차 타이어 공기압의 수십 배에 달한다고 한다. 초고압으로 유전체를 발사하는 것이다. 그러면서도 유전자가 모조리 숙주의 세포 속에 들어가게 하기 위해서는 콜로이드 속에서의 확산원리를 이용하는 것을 보면 생물학적이라기보다는 매우 기계적인 과정이다. 이런 기계적 효율성이 바이러스를 급속도로 확산시키는 이유가 아닐까 한다. 높은 압력을 견뎌 내는 구조는 매우 튼튼한 박스를 만드는 데 응용하기 위해 연구되기도 한다.

또 단백질 껍질이 만들어지는 과정을 살펴보면 최근 공학 분야에서 많이 연구되는 스스로 조립되는 기계를 연상시킨다. 물론 자기 조립이 최적화돼 있는 환경은 따로 있을 것이다.
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남순건 경희대 물리학과 교수
남순건 경희대 물리학과 교수
바이러스가 인간에 전파된 과정을 물리학적 모델로 설명하려는 시도들도 있다. 특히 질병이 전파되는 그림을 그려 보면 그물망처럼 연결돼 있는 모습이 나타난다. 전염이 확산될수록 더 복잡한 네트워크가 만들어지는 것이다. 통계물리학에서 많이 연구되고 있는 네트워크 이론을 써서 이런 전염병의 확산과 소멸을 예측해 보려는 시도도 많이 있다. 외국의 사례이기는 하지만 빅뱅의 수수께끼를 연구하던 입자물리학자가 그 연구의 경험에서 나온 빅데이터와 이를 활용하는 프로그램 기술로 전염병 예방의학의 연구자로 변신한 사례가 있고 이를 빌게이츠 재단에서 지원했다.

지금 우리나라에서는 코로나19에 대응하기 위해 많은 기관이 헌신적인 노력을 기울이고 있다. 이런 노력이 헛되지 않으려면 매우 과학적인 사고방식에 기반한 정책이 필요하다. 조금이라도 정치적 이해득실, 또는 개인적·집단적 이익을 위해 판단을 하게 될 때는 숙주가 다 없어질 때까지 무참히 공격하는 마이크로 로봇 군단 같은 바이러스에 처참하게 질 것이다. 이런 공격에는 매우 조직적이면서 과학적인 도구와 사고방식만이 답이다. 막연한 기대감도 아니고 그렇다고 세기말적 패배감도 필요 없는 것이다.

인간 유전자의 수%가 바이러스에서 왔다는 연구 결과도 있는 것을 보면 생명체가 처음 만들어질 때부터 바이러스는 존재했을 것이다. 바이러스는 필연적으로 우리 곁에 있을 것이고 빠르게 진화할 때 더딘 진화를 하는 생명체들이 수세에 몰리기도 하는 것이다. 그러나 인간의 과학적 사고와 정보의 진화는 바이러스의 진화보다 빠르고 더 효과적일 것이다. 우리가 이 전쟁에서 궁극적 승리자가 되기 위해서는 과학의 무기를 잘 사용해야 할 것이다. 우리의 유일한 희망이기 때문이다.
2020-03-03 29면
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