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[바이오토픽] 감염병의 문화사: 농경생활과 함께 찾아온 살모넬라
의학약학 양병찬 (2020-02-25)

인류가 농사를 지으며 가축과 함께 살기 시작할 때, 인체 내에서 고병원성 살모넬라가 진화했다. 그리고 돼지에게 전염되었다.  

Researchers have long suspected a connection between the emergence of agriculture and cattle farming and the development of pathogens that jump from animals to humans

Researchers have long suspected a connection between the emergence of agriculture and cattle farming and the development of pathogens that jump from animals to humans. The analysis of the genetic material of millennia-old salmonella has for the first time proven this thesis. /© Annette Günzel(참고 1)

돼지가 불쌍하다. 우리는 그들을 일컬어, 신종플루(swine flu; 참고 2)와 2012년 유행한 돼지 코로나바이러스(참고 3)의 범인이며, 그보다 아주 오래 전 누추한 집에 살던 조상들에게 (식중독과 장티푸스를 초래하는) 살모넬라를 옮겼다고 비난해 왔다. 그러나 이제 돼지가 일부 무죄 판결을 받았다. 지금으로부터 수천 년 전 사람이 살모넬라를 처음 얻은 후 돼지에게 옮긴 것 같다는 연구결과가 나왔기 때문이다.

새로운 연구에 따르면, 유라시아의 초기 농부들이 (수렵채취를 일삼는) 유목생활에서 농경생활로 전환했을 때, 고병원성 살모넬라를 스스로 진화시켰다. 즉, 그들은 가축의 우리 및 분뇨를 지척에 둔 거처에 정착함으로써, 미지의 동물숙주에 기생하고 있던 살모넬라균(Salmonella enterica)에게 (인간의 소화기에 쉽게 접근하여 적응할 수 있는) 빌미를 제공했다. 그리고 나중에, 그 병원균은 인간(또는 다른 동물)에게서 돼지에게 전염되었다.

연구자들은 오랫동안, 수렵채취에서 농경으로의 전환이 인간을 질병에 취약하게 만들었다고 생각해 왔다. 초기 농부들은 몇 가지 작물과 가축에게 의존함으로써, 수렵채취인들보다 '덜 다양하고' '덜 건강한' 식품을 섭취하게 되었다. 또한 그들은 (병원균이 오랫동안 버틸 수 있는) 인간 및 동물의 분뇨와 가까운 곳에 거주하게 되었다. 그러나 감염병 중에서 골격에 흔적을 남기는 것이 별로 없어, 화석에서 병원균의 흔적을 탐지하기가 매우 어려웠다.

그러나 이제 상황이 달라졌다. 독일 막스 플랑크 인류사연구소(Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte, Jena)의 펠릭스 키, 요하네스 크라우제(이상 개체군유전학)과 알렉산더 헤르비히(세균유전학)가 이끄는 연구팀은 획기적인 기술을 개발했으니, 그것은 질병을 초래하는 세균에서 고(古)DNA 단편(斷片)을 탐지하는 HOPS(Heuristic Operations for Pathogen Screening)라는 방법이다(참고 4). 그리고 이제 MIT로 이적한 헤르비히가 이끄는 연구팀은 HOPS를 이용하여, 유럽·러시아·터키의 6,500여 년 유적지에서 수집된 2,739명 인간의 치아에서 세균의 DNA를 검색했다. 그 결과, 그들은 8개의 S. enterica 유전체를 재구축할 수 있었다.

이렇게 얻은 유전체들을 (2,500개 이상의 균주가 있는) 살모넬라의 계통수에 배치해 보니, 옛 농부와 목축인 들에게서 채취된 6개의 S. enterica 유전체는 모두 한 그룹에 속하는 것으로 나타났다. 그러나 6,500년 전 러시아의 채취인에게서 추출된 2개의 S. enterica 유전체는 다른 그룹들에 속하는 것으로 나타났는데, 그중 하나는 말(馬)과 양(羊)에게 유산(miscarriage)을 초래하는 세균이었다. 5,500~2,600년 전 농부들을 감염시킨 균주들 중에는 C형 파라티푸스균(paratyphi C)의 선조가 포함되어 있는데, 파라티푸스균은 오늘날 장티푸스와 비슷한 발열성 질환(파라티푸스)을 초래하는 치명적 균주다.

인간에게 처음 살모넬라를 옮긴 동물숙주가 누구인지는 밝혀지지 않았지만, 돼지가 아닌 것만은 분명해 보인다. 왜냐하면 살모넬라 계통수의 분자 연대측정(molecular dating)에 따르면, 돼지는 4,000년 전 등장한 살모넬라 근연균주(closely related strain)를 보유하고 있기 때문이다. 연구팀은 이상의 연구결과를 2월 24일 《Nature Ecology & Evolution》에 발표했다(참고 5).

paratyphi C의 선조는 인간에게 완전히 적응하지 못했던 것으로 보인다. 왜냐하면 많은 동물들을 감염시켰지만, 티푸스 유사질환을 초래하는 유전자가 결여되었기 때문이다. 이는 인간이 처음에 경미한 감염병에 걸렸으며, 그것은 가축에게도 영향을 미치는 인수공통감염병이었음을 시사한다.

"연구팀이 초기농부에게서 더 많은 S. enterica 샘플을 채취했으면 좋을 뻔했다. 그러나 이번 연구는, 세균이 갈아타는 메커니즘의 단서를 제공했다"라고 애리조나 주립대학교 템프 캠퍼스의 앤 스톤(인류유전학)은 말했다. "또한 이번 연구는, 병원균이 다른 종(種)에서 언제 어떻게 인간에게 점프하는지를 밝히는 데 도움이 될 것으로 보인다. 현재 신종 코로나바이러스가 집단발병을 일으키고 있음을 감안할 때, 이는 시의적절한 교훈을 제공할 수 있다."

※ 참고문헌
1. https://www.mpg.de/14506431/ancient-salmonella
2. http://www.sciencemag.org/news/2009/05/swine-flu-names-evolving-faster-swine-flu-itself
3. http://www.sciencemag.org/news/2016/01/flawed-us-response-pig-virus-outbreaks-highlights-vulnerabilities-report-finds
4. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/534198v1.full.pdf
5. http://www.nature.com/articles/s41559-020-1106-9

※ 출처: Science http://www.sciencemag.org/news/2020/02/farming-gave-us-salmonella-ancient-dna-suggests

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로...
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