면역계 진화와 감염병 대응

2020년 코로나19가 퍼졌을 때 과학자들이 1년도 안 돼 백신을 만들어낸 건 기적이 아니라, 인류가 수백 년간 면역계를 연구해온 결과물이었다. 그런데 그 면역계 자체는 사실 5억 년 넘게 진화해온 아주 오래된 시스템이다.

우리 몸의 면역계는 크게 두 팀으로 나뉜다. 첫 번째는 '선천 면역'이라는 팀으로, 세균이나 바이러스가 들어오면 몇 시간 안에 즉시 출동하는 응급 대응반이다. 곤충이나 지렁이 같은 아주 오래된 동물들도 이 시스템을 갖고 있다. 두 번째는 '적응 면역'이라는 팀인데, 이건 턱뼈가 있는 척추동물(어류부터 사람까지)만 가진 고급 시스템이다. 약 5억 년 전 어느 조상 동물의 유전자에 우연히 특별한 효소(RAG1/RAG2)가 끼어들면서, 몸이 거의 무한한 종류의 항체를 만들 수 있게 됐다. 이 사건 하나가 지금 우리가 백신을 맞으면 평생 면역이 생기는 이유의 뿌리다.

재미있는 건 병원체와 우리 몸이 계속 서로를 앞지르려 경쟁한다는 점이다. 이걸 '붉은 여왕 가설'이라고 부르는데, 소설 속 붉은 여왕이 "제자리에 있으려면 계속 달려야 한다"고 말한 데서 따온 이름이다. 독감 바이러스는 매년 표면 모양을 조금씩 바꿔서 작년 백신을 무력화시킨다. 그래서 세계보건기구는 매년 2월과 9월에 그해 유행할 독감 종류를 예측해서 백신 설계를 새로 한다.

인간 쪽도 가만있지 않았다. 아프리카에서는 말라리아라는 무서운 병 때문에 특정 유전자(겸상적혈구 유전자)를 가진 사람들이 살아남는 데 유리해졌고, 그 유전자가 그 지역에 널리 퍼졌다. 우리 몸에 남은 유전자 하나하나가 사실은 조상들이 감염병과 싸운 전쟁의 흔적인 셈이다.

백신 이야기로 돌아가면, 1796년 영국 의사 에드워드 제너가 소의 가벼운 질병인 우두를 이용해 천연두를 막을 수 있다는 걸 발견한 게 최초의 백신이었다. 그로부터 200년 넘게 지나 2020년, 화이자와 모더나는 완전히 새로운 방식인 mRNA 백신을 만들어냈다. 병원체 자체가 아니라 병원체를 만드는 '설계도 정보'만 몸에 넣어서 우리 세포가 직접 항원을 만들게 하는 방식이다. 덕분에 원래 10년 넘게 걸리던 백신 개발이 11개월로 줄었다.

하지만 좋은 소식만 있는 건 아니다. 항생제를 너무 많이 써서 세균이 항생제에 내성을 갖게 되는 문제도 심각하다. 세계보건기구는 2019년 한 해에만 항생제 내성균 때문에 전 세계에서 약 127만 명이 숨졌다고 발표했다. 결국 우리 몸과 병원체는 지금 이 순간에도 계속 진화하며 싸우고 있고, 그 싸움을 이해하는 것이 다음 팬데믹을 막는 열쇠다.

몸속에 아주 작은 군대가 산다고 상상해 보자. 이 군대의 이름은 '면역계'다. 감기 바이러스나 나쁜 세균이 몸에 들어오면 이 군대가 출동해서 싸운다.

이 군대는 두 부대로 나뉜다. 첫 번째 부대는 '빠른 부대'다. 몸에 상처가 나거나 세균이 들어오면 몇 시간 만에 바로 달려와서 싸운다. 지렁이나 벌레들도 이런 빠른 부대를 갖고 있다. 두 번째 부대는 '똑똑한 부대'다. 한 번 싸운 적을 기억해뒀다가, 나중에 똑같은 적이 또 오면 훨씬 더 빠르고 세게 물리친다. 예방주사가 효과 있는 이유가 바로 이 똑똑한 부대 덕분이다.

옛날 1796년에 영국의 한 의사 아저씨(에드워드 제너)가 신기한 걸 발견했다. 소젖을 짜는 사람들은 소의 가벼운 병에 걸린 적이 있는데, 그 사람들은 무서운 천연두라는 병에 안 걸린다는 거였다. 그래서 그 병을 살짝 몸에 넣어주면 진짜 무서운 병을 막을 수 있다는 걸 알아냈다. 이게 세상 최초의 예방주사였다.

바이러스도 우리 몸의 군대를 피하려고 계속 변신한다. 독감 바이러스는 옷을 갈아입듯이 매년 모습을 조금씩 바꾼다. 그래서 작년에 맞은 독감 주사가 올해는 잘 안 통할 수도 있다. 그래서 과학자들은 매년 새로운 독감 주사를 만든다.

2020년에는 전 세계에 코로나19라는 새로운 병이 퍼졌다. 과학자들은 아주 짧은 시간 안에 새로운 종류의 백신을 만들어냈다. 우리 몸의 세포한테 "이렇게 생긴 적이 올 거야, 미리 연습해둬"라고 알려주는 똑똑한 방법이었다.

우리 몸속 군대는 아주 오래전, 5억 년도 더 전인 옛날 옛적부터 조금씩 발전해 왔다. 물고기 조상님들 때부터 시작된 이 군대 덕분에, 지금 우리는 매일 눈에 보이지 않는 적들과 싸우면서도 건강하게 지낼 수 있는 것이다.