[흑사병] 단 하나의 유전자 진화가 어떻게 흑사병의 적응과 장기화를 가능하게 했는가
by 맥마스터 대학교McMaster University
(2025년 5월 29일) 과학자들이 흑사병을 일으키는 세균인 페스트균(Yersinia pestis)의 단 하나의 유전자가 어떻게 수백 년 동안 생존할 수 있도록 했는지 밝혀냈다.
이 유전자는 세균의 독성과 사망에 이르는 시간을 조절하는 능력을 통해 진화했지만, 결국 이러한 형태의 흑사병은 사라졌다.
맥마스터 대학교와 프랑스 파스퇴르 연구소 연구진이 공동으로 진행하여 과학 저널 '사이언스'에 발표한 이번 연구는 전염병과 관련된 몇 가지 근본적인 질문, 즉 전염병이 어떻게 인간에게 전파되어 심각한 질병을 일으키고, 다양한 독성을 진화시켜 오랫동안 지속될 수 있는지에 대한 해답을 제시한다.
흑사병은 인류 역사상 기록된 단일 전염병 중 가장 치명적인 전염병으로, 유럽, 서아시아, 아프리카 지역을 휩쓸면서 해당 지역 인구의 30~50%를 사망에 이르게 했다.
14세기에 처음 발생한 흑사병은 500년이 넘는 기간 동안 여러 차례 재발하며 1840년까지 지속되었다.
흑사병은 500년대 중반에 발생한 최초의 전염병인 유스티니아누스 역병Plague of Justinian을 일으킨 것과 같은 박테리아로 발생했다.
세 번째 전염병은 1855년 중국에서 시작되어 오늘날까지 이어진다.
항생제 덕분에 치명적인 영향은 많이 줄어들었지만, 마다가스카르와 콩고 민주 공화국처럼 여전히 환자가 정기적으로 보고되는 지역에서는 그 위험성이 여전히 느껴진다.
맥마스터 고대 DNA 센터 소장이자 마이클 G. 드그루트 유전 인류학 석좌교수인 헨드릭 포이나르Hendrik Poinar 박사는 "이번 연구는 오늘날에도 여전히 발견되는 고대 병원균의 변화를 직접적으로 조사한 최초의 연구 중 하나로, 전염병의 독성, 지속성, 그리고 궁극적인 소멸을 유발하는 요인을 이해하고자 한다"고 말했다.
유스티니아누스 역병을 일으킨 균주는 유럽과 중동 지역을 300년 동안 휩쓸고 난 후 사라졌다.
두 번째 대유행 바이러스 변종은 감염된 설치류 개체군에서 발생하여 흑사병을 일으켰고, 이후 두 가지 주요 계통으로 나뉘었다.
이 두 계통 중 하나는 현재 존재하는 모든 바이러스 변종의 조상이다.
다른 하나는 수 세기에 걸쳐 유럽에서 다시 나타났다가 결국 19세기 초에 사라졌다.
연구팀은 고대 및 현대 흑사병 희생자 수백 명 샘플을 사용해 페스트균(Y. pestis)의 고복제 유전자인 pla를 검사했다.
이 유전자는 균이 면역 체계를 피해 림프절로 이동한 후 전신으로 퍼지는 데 도움을 준다.
광범위한 유전자 분석 결과, pla 유전자의 복제 수, 즉 세균에서 발견되는 총 pla 유전자 수가 후기 발병에서 감소한 것으로 나타났다.
이는 사망률을 20% 감소시키고 감염 기간을 늘려 숙주가 사망하기 전까지 더 오래 살 수 있도록 했다.
이 연구는 흑사병에 걸린 쥐 모델을 사용하여 수행되었다.
반대로, pla 유전자의 복제 수가 원래의 높은 수준일 때는 질병의 독성이 훨씬 강해 숙주를 더 빨리 죽였다.
과학자들은 또한 현대와 고대 균주의 진화 궤적에서 놀라운 유사점을 발견했는데, 이 균주들은 1차 및 2차 대유행 후기 단계에서, 그리고 현재까지 베트남에서 발견된 3차 대유행 세 가지 샘플에서 독립적으로 유사한 pla 유전자 감소를 겪었다.
유스티니아누스 역병과 흑사병 모두에서 진화적 변화는 최초 발병 후 약 100년 후에 발생했다.
과학자들은 유전자 복제 수가 감소하고 감염된 쥐의 수명이 길어짐에 따라 감염을 더 멀리 퍼뜨릴 수 있었고, 이는 병원체의 번식 성공을 보장했다고 추측한다.
포이나르 연구원은 "pla 유전자 감소는 설치류와 인간 개체군의 규모와 밀도 변화를 반영하는 것일 수 있다"고 설명한다.
"흑사병은 쥐의 전염병이었으며, 쥐가 전염병과 대유행의 주요 원인이었다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 인간은 우연한 희생자였습니다."
도시의 검은쥐는 개체 수가 많고 인간과 가까이 살았기 때문에 "증폭 숙주amplification hosts" 역할을 했을 가능성이 높다.
검은쥐는 페스트균에 매우 취약하기 때문에, 병원균이 존속하고 전염병 확산 주기를 지속하려면 쥐 개체 수가 충분히 많아야 새로운 숙주를 제공할 수 있다.
그러나 플라스마(pla) 유전자가 감소된 균주는 결국 멸종되었는데, 이는 아마도 환경 내에서 숙주와 병원체 간 관계에 또 다른 변화가 일어났음을 반영하는 것일 수 있다.
연구진은 파스퇴르 연구소에 보관된 제3차 페스트 유행 당시의 대규모 표본에서 플라스마 감소의 징후를 찾던 중, 플라스마 유전자가 감소된 세 가지 동시대 균주를 발견했다.
"전 세계적으로 페스트의 지역적 유행을 모니터링하는 국제적인 협력자들 덕분에, 마치 건초 더미에서 바늘 세 개를 찾는 것처럼 이 프로젝트에 사용된 특별한 세균 표본을 확보할 수 있었다"고 이 연구 공동 선임 저자이자 파스퇴르 연구소 예르시니아 연구 부서 및 WHO 페스트 협력 센터 소장인 하비에르 피사로-세르다Javier Pizarro-Cerdá는 말했다.
이 연구소는 세계에서 가장 풍부한 현대 페스트균 분리주 컬렉션 중 하나를 보유하고 있다고 이번 연구 공동 주저자이자 피사로-세르다 교수 지도를 받는 박사후 연구원인 기예르모 마스 피올Guillem Mas Fiol은 덧붙였다.
"우리 연구에서 가장 흥미로운 측면 중 하나는 멸종된 페스트 균주에서 처음 관찰된 특징을, 처음으로 살아있는 현대 세균 균주에서 실험적으로 검증할 수 있었다는 점이다"고 그는 말한다.
"우리 연구는 페스트의 진화 역사에서 흥미로운 패턴을 밝혀냈지만, 오늘날 아프리카, 남미, 인도에서 여전히 유행하는 대부분의 균주는 과거에 대규모 사망을 초래한 더 독성이 강한 균주다"고 이 연구 공동 주저자이자 맥마스터 고대 DNA 센터 박사 과정생인 라브닛 시두Ravneet Sidhu는 말한다.
Publication details
Ravneet Kaur Sidhu et al, Attenuation of virulence in Yersinia pestis across three plague pandemics, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adt3880. http://www.science.org/doi/10.1126/science.adt3880
Journal information: Science
Provided by McMaster University
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의학 분야라 내 이해가 부족한 데가 적지 않을 것이며 자동 번역에 기댄 번역 또한 오류 또한 적지 않을 것이다. 그런 분들은 이 아티클 원문 이용을 부탁드린다.
나아가 이 연구는 아래 언론 보도가 그 의미를 아주 간결하게 잘 정리했다.
흑사병균은 시간이 지남에 따라 치명률이 낮아져 더 오래 지속
https://historylibrary.net/entry/Plague
흑사병균은 시간이 지남에 따라 치명률이 낮아져 더 오래 지속
(2025년 5월 29일) 목요일 발표된 새로운 연구에 따르면, 흑사병을 일으키는 박테리아는 시간이 지남에 따라 치명률이 낮아지도록 진화함으로써 천 년이 넘는 기간 동안 세 차례 대유행을 일으키
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