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진화와 멸종을 조절하는
놀랍고도 신기한 세균과 바이러스!

바이러스 등 미생물에 대한 관심이 크게 높아졌다. 2020년 초 전 세계를 강타한 코로나 바이러스 때문이다. 코로나 바이러스로 일상이 무너지면서 우리는 세균과 바이러스를 질병과 불편함을 안겨주는 존재로 인식하게 되었다. 그리고 가능하면 세상에서 완전히 박멸할 수 있기를 기대한다. 과연 세상의 모든 세균과 바이러스가 사라지면 우리는 병으로부터 해방될 수 있을까? 상처가 나도 염증이 생기지 않고, 상한 음식을 먹어도 배탈이 나지 않으며, 전염병의 고통을 겪지 않아도 될 수 있기는 하다. 그렇다고 좋기만 할까? 그렇지 않다. 더 큰 고통을 겪을지 모른다. 죽은 동물과 식물은 썩지 않을 것이고, 생태계가 망가져 식물은 더 이상 광합성을 하지 못할 수 있으며, 치즈와 김치 같은 맛도 더 이상 즐길 수 없을 테니까.
뿐만 아니라 세균과 바이러스는 생물의 진화와 멸종에도 결정적인 역할을 한다. 생물의 진화는 종 사이의 DNA 이동이 자주 일어나 돌연변이의 확률이 높아져야 하는데 바이러스가 이것을 가능하게 만들기 때문이다.
《10대를 위한 세균과 바이러스 이야기》는 이렇듯 생명체의 생존에 큰 영향을 미치는 세균과 바이러스를 중심으로 미생물이 인간과 생물에게 어떤 영향을 주고받는지 알기 쉽게 정리한 책이다. 이와 함께 세균과 바이러스의 발견 역사와 관련 인물에 얽힌 흥미롭고 다양한 이야기도 담겨 있다.

미생물 발견의 역사와 전염병 그리고 활용방법까지
알기 쉽게 풀어낸 바이러스와 세균의 모든 것!

미생물은 맨눈으로는 보이지 않기 때문에 현미경이 발견된 이후 연구되기 시작했다. 영국의 화학자 로버트 훅은 직접 만든 현미경으로 여러 가지 생물을 관찰했다. 그는 현미경으로 코르크 세포를 관찰해 최초로 세포를 관찰한 사람으로 알려졌다. 네덜란드의 레이우엔훅은 옷감 장사꾼이었는데 로버트 훅이 쓴 《마이크로그라피아》를 읽고 감명을 받아 현미경을 만들어 생명체를 관찰했고 이를 정리해 왕립학회로 보냈다. 이 덕분에 그는 과학자가 아니면서도 왕립학회 회원이 될 수 있었다.
미생물이 병을 일으킬 수 있다는 것을 밝힌 사람은 독일 의사 로베르트 코흐였다. 그는 탄저병을 일으키는 탄저균을 발견하면서 어떤 미생물이 질병의 원인으로 인정받기 위한 조건을 ‘코흐 4원칙’으로 정리하기도 했다.
말라리아, 에이즈, 페스트, 식중독, 독감 등 인류를 괴롭힌 수많은 질병 중 인류가 박멸에 성공한 첫 번째 바이러스는 천연두 바이러스다. 에드워드 제너가 우두 접종법을 개발하면서 인류는 공포에서 벗어날 수 있었다.
세균과 바이러스 외의 미생물로는 원생생물, 곰팡이, 효모 등이 있다. 이들은 세균이나 바이러스와 비슷하게 생각되지만 세포의 구조가 다르다. 세균과 곰팡이류는 지구상의 소비자, 생산자, 분해자 중 분해자의 역할을 하며 살아 있는 생물과 죽은 생물을 연결하는 역할을 한다. 하지만 바이러스는 다른 생명체의 세포로 들어가 자신을 복제한다.
우리에게 질병을 일으키는 세균 말고도, 특이하고 미래산업에 쓰임새가 있는 것들도 있다. 플라스틱을 분해하는 세균, 폐수를 정화하는 세균, 석유를 분해하는 세균, 전기를 만드는 세균, 방사능에 잘 견디는 세균도 속속 등장하고 있어 과학자들이 연구 중이다.

01 세균과 바이러스란 무엇인가? 11
한 걸음 더 깊이〉 세균학의 아버지, 로베르트 코흐
02 세균과 바이러스의 종류와 진화 45
한 걸음 더 깊이〉 진균은 어떤 생물일까?
03 우리 몸과 미생물 65
한 걸음 더 깊이〉 건강을 지키는 장 속의 세균들
04 세균과 바이러스가 일으키는 질병 85
한 걸음 더 깊이〉 공포의 바이러스‘에볼라Ebola’
05 세균과 바이러스의 공격을 막아라 121
한 걸음 더 깊이〉 백신의 아버지, 루이 파스퇴르
06 세균과 바이러스의 이용 143
한 걸음 더 깊이〉 빵과 술을 만드는 미생물, 효모
07 신기하고 특별한 세균과 바이러스 161

1665년 국의 화학자이자 물리학자인 로버트 훅은 자신이 만든 현미경으로 여러 가지 생물을 관찰했다. 그는 이 현미경으로 코르크 세포를 관찰해, 세포를 최초로 관찰한 사람으로 역사에 기록되었다. 그리고 현미경으로 관찰한 생물과 사물의 모습을 직접 그림으로 그렸고, 그것을 모아 《마이크로그라피아》라는 책으로 펴냈다. 이 책은 당시 국에서 베스트셀러가 되었다. 하지만 그가 미생물을 발견했다는 기록은 없다. -17쪽

파스퇴르는 아무리 하찮아 보이는 미생물이라도 저절로 생기지 않고 반드시 이미 존재했던 미생물로부터 발생한다는 것을 증명했다. 이 실험으로 사람들은 자연발생설이 틀렸고 생물속생설이 옳았음을 알게 되었다. -24쪽

생산자와 소비자를 포함한 모든 생명체는 언젠가는 죽음을 맞이하는데, 죽은 생명체가 남긴 물질을 분해자가 분해해야 생산자가 양분을 만드는 원료로 사용할 수 있다. 결국, 세균과 곰팡이 등의 미생물은 생물의 세계에서 살아 있는 생물과 죽은 생물을 연결하는 역할을 하는 셈이다. -39쪽

우리 몸에는 100조 개가 넘는 미생물이 살고 있다. 우리 몸에 있는 전체 세포보다 몇 배나 많은 수이다. 게다가 그 종류도 다 양해서 1만 종이 넘는다. 따라서 우리 몸은 세포와 미생물이 공생하는 하나의 생태계라고 할 수 있다. 미생물들은 특별한 경우가 아니면 우리 몸에 해를 끼치지 않고 우리 몸과 서로 도움을 주고받으며 살고 있다. -66쪽

우리 몸 곳곳에 다양한 세균이 살지만, 세균이 전혀 없는 곳도 많다. 이런 곳에 세균이 침입하면 염증 등의 질병을 일으킨다. 예를 들어 우리 목구멍 아래에 있는 기관지와 폐에는 세균이 살지 않는데, 이곳에 세균이나 바이러스가 침입하면, 기관지염이나 폐렴이 일어난다. 방광이나 신장에도 세균이 없는데. 세균이나 바이러스가 침입하면, 방광염이나 신장염과 같은 염증을 일으킨다. -86쪽

그런데 야생동물에게는 병을 일으키지 않던 바이러스가 사람에게 옮기면서 왜 이렇게 무서운 병을 일으킬까? 원래 바이러스는 숙주가 되는 생물에 병을 일으키지 않은 채 서로 공생하는 경우가 많다. 숙주 생물이 죽으면 자신도 증식할 수 없어 손해이기 때문이다.
이것은 오랜 진화 과정에서 바이러스가 터득한 생존 방법이다. 하지만 바이러스가 새롭게 다른 종으로 옮겨가 살면, 바이러스와 새로운 숙주 동물은 서로에게 오랜 진화를 거친 익숙한 상대가 아니 다. 결국 서로에게 적응하지 못하고 사스나 메르스, 코로나19처럼 치명적인 병을 일으키게 된다. -109쪽

우리 몸에 들어오려는 외부 미생물을 가장 먼저 막는 장치는 피부다. 피부 맨 바깥층에 있는 표피는 외부 물질이 통과하지 못하게 하는 단백질이 있어 외부 미생물이 들어오는 걸 막는다. 눈에도 외부 미생물이 들어오지 못하게 하는 장치가 있다. 바로 눈물이다. 눈물은 외부에서 들어온 미생물을 씻어내어 밖으로 내보낸다. 눈물 속에는 해로운 미생물을 죽일 수 있는 물질도 들어있다. -122쪽

플레밍은 푸른곰팡이가 포도상구균을 죽을지도 모른다는 생각을 하고 새로운 실험을 시작했다. 잘 배양된 포도상구균 옆에 푸른곰팡이를 자라게 한 것이다. 며칠 뒤 그의 예상대로 푸른곰팡이가 있는 배양 접시에서는 포도상구균이 살아남지 못했다. 그는 연구를 계속한 결과 ‘페니실륨 노타튬’이라는 푸른곰팡이에서 나온 물질 때문에 세균이 죽었음을 알게 되었다. -134쪽

우리 민족의 대표적인 음식인 김치도 유산균 발효가 필요하다. 김치가 익으면 신맛이 나는데, 이것은 유산균이 젖산을 만들어내기 때문이다. 김치의 감칠맛도 김치 만들 때 들어가는 젓갈 등이 발효되면서 만든다. 그런데 유산균은 대부분 산소를 싫어하기 때문에 김치를 먹을 만큼만 꺼내고 잘 봉해야 오랫동안 맛있게 먹을 수 있다. -145쪽