빙하기 영구동토층 바이러스가 기후변화로 되살아날 수 있다!
앞서 알래스카 영구동토층 빙하기 시대 미생물이 활성화했다는 소식과 관련해 다음 2023년 8월 2일자 라이브 사이언스 유사 소식을 상기한다.
고대 영구동토층 '블랙 스완' 병원균이 깨어나려 한다
2023년 8월 2일 게시
과학자들이 고대 바이러스가 환경에 미치는 영향을 알아보기 위해 시뮬레이션을 진행했다.
대부분의 바이러스는 별다른 영향을 미치지 않았지만, 그중 1%는 숙주hosts를 죽이고 생태계를 교란할 수 있는 것으로 나타났다.
수십만 년 동안 갇혀 있던 고대 병원균이 기후 변화의 영향으로 영구동토층에서 출현하기 시작했다. 이 중 약 1%가 현대 생태계에 상당한 위험을 초래할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
헬싱키 대학교 생태 데이터 과학과 교수로 이번 연구 공동 저자 조반니 스트로나Giovanni Strona는 Live Science와의 인터뷰에서 "이러한 시간 여행 침입자time-traveling invaders의 잠재적 생태적 영향을 정량적 관점에서 모델링하려는 최초의 시도"라고 말했다.
영구동토층Permafrost은 토양, 자갈, 모래가 얼음으로 뒤덮인 혼합물이다.
알래스카, 그린란드, 러시아, 중국, 북유럽 및 동유럽을 포함한 북극 지역 지표면 위 또는 아래에 존재한다.
영구동토층이 형성되면 박테리아나 바이러스와 같은 미생물이 그 안에 갇혀 수천 년, 심지어 수백만 년 동안 활동이 정지된 상태로 생존할 수 있다.
기온이 상승하면 이러한 휴면 상태의 미생물이 재활성화되고 번식할 수 있는 신진대사 과정이 활성화될 수 있다.
지구 온난화 속에서 질병을 유발할 가능성이 있는 미생물을 포함한 일부 미생물이 영구 동토층이 해빙되면서 방출되고 있다.
2016년 시베리아에서 발생한 탄저병으로 순록 수천 마리가 죽고 수십 명이 감염되었는데, 과학자들은 이를 영구 동토층 녹음으로 인한 것으로 추정했다.
이러한 병원균은 인간을 비롯한 오늘날 살아있는 유기체들이 오랫동안 이러한 병원균에 노출되지 않았기 때문에 잠재적인 위험을 초래한다. 즉, 현대 생태계는 이러한 병원균에 대한 방어 체계가 거의 없을 수 있다는 의미다.
스트로나는 "병원균pathogens이 오랫동안 박테리아, 인간 또는 동물 군집과 함께 서식했다면 병원균과 지역 군집 간 공진화co-evolution를 기대할 수 있으며, 이는 병원균이 생태계에 미치는 위험을 줄일 수 있다"고 말했다.
"하지만 시간 여행하는 침입자가 나타나면 새로운 위험 요소가 유입되는 것은 분명합니다."
재등장하는 병원균이 현대 생태계에 어떤 영향을 미칠지 추정하기 위해 스트로나와 그의 연구팀은 박테리아 유사 숙주를 감염시키고 질병을 유발할 수 있는 바이러스 유사 병원균의 진화를 디지털 시뮬레이션으로 분석했다.
이 시뮬레이션에서 디지털 미생물들은 현실 세계에서 일어나는 현상을 모방하여 자원을 두고 경쟁해야 했다.
일부 바이러스는 박테리아 유사 숙주의 일부를 감염시켜 죽였고, 다른 박테리아 숙주는 진화하는 병원균에 대한 면역력을 발달시켰다.
최근 세대에 진화한 현대 박테리아 유사 숙주의 5%를 훨씬 이전 세대의 고대 바이러스 유사 병원균으로 "감염"시킨 결과, 연구팀은 바이러스 병원균의 1%가 최근에 진화한 박테리아 군집을 상당히 교란시킬 수 있음을 발견했다.
일부 바이러스 침입자는 박테리아 유사 종의 32%를 멸종시켰고, 다른 침입자는 박테리아 유사 종의 다양성을 최대 12%까지 증가시켰다.
연구진은 이 1% 병원균을 "블랙 스완black swans"이라고 명명했다.
이는 드물고 발생 가능성이 낮지만 엄청난 영향을 미치는 사건을 의미한다.
연구팀은 블랙 스완이 출현하여 대혼란을 일으킬 가능성은 낮지만, 그 영향은 재앙적일 것이므로 미래의 기후 시나리오에서 블랙 스완을 고려해야 한다고 주장했다.
호주 플린더스 대학교Flinders University 공동 저자인 코리 브래드쇼Corey Bradshaw는 성명을 통해 "우리 사회는 이러한 고대 미생물이 초래할 수 있는 잠재적 위험을 이해해야 한다. 그래야 이들이 현대 사회에 유입될 경우 발생할 수 있는 예상치 못한 결과에 대비할 수 있다"고 말했다.
"이 결과는 이러한 위험이 더 이상 우리가 방어할 준비가 되어 있지 않은 단순한 환상이 아니라는 것을 보여줍니다."
스트로나 박사는 이러한 병원균의 영향이 인간에게도 미칠 수 있다고 말했다. 그는 인간이 영구동토층의 병원균과 직접 접촉하거나, 고대 병원균에 감염된 동물로부터 질병에 감염될 때 이러한 현상이 발생할 수 있다고 말했다.
그러나 그는 이 연구는 바이러스가 박테리아를 감염시키는 방식을 모델링한 컴퓨터 시뮬레이션에 전적으로 기반하고 있으므로, 현실 세계에서 동물과 인간에게 실제로 발생하는 위험을 명확히 밝히기 위해서는 추가 연구가 필요하다고 덧붙였다.
이 연구 결과는 7월 27일 PLOS Computational Biology 저널에 게재되었다.
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