코로나19 다음은 조류 독감일지도: H5N1이라는 시한 폭탄

코로나19 팬데믹 이후를 걱정하는 과학자들의 최근 연구들을 소개한 지난 편에 이어 강양구의 「과학의 민낯」 7-2편에서는 다음 팬데믹의 최대 후보로 거론되는 조류 독감 H5N1에 현황을 다룹니다. 무서운 치사율을 지닌 이 바이러스는 2020년대 들어 고양이, 쥐, 너구리, 여우, 젖소 등 포유류의 영역에서 감염원을 다양화해 가고 있습니다. 과학자들은 이 바이러스가 포유류에 완전히 적응해 인간으로 넘어오는 건 시간 문제라고 보고 있습니다. 우리는 이 시한 폭탄을 막을 수 있을까요? 아니, 팬데믹은 막지 못한다고 하더라도 극복할 수는 있을까요? 함께 읽어 보시죠.

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보호 장구를 착용한 수의사가 닭을 검진하고 있는 모습. 과학자들은 코로나19 팬데믹의 다음 타자로 조류 독감으로 인한 팬데믹을 우려하고 있다.

 

 

1997년 5월 홍콩에서 있었던 일이다. 세 살짜리 남자아이가 바이러스성 감염으로 보이는 고열 증상으로 병원에 입원했다. 평소 건강하던 이 아이는 입원 5일째부터 바이러스성 폐렴이 시작돼 5월 21일 결국 생명을 잃었다. 홍콩 방역 당국은 그 소년으로부터 인플루엔자 바이러스를 확인했지만, 과거 유행했던 것과는 다른 신종이었다.

 

섬뜩한 사실이 하나씩 확인되었다. 애초 그 바이러스는 닭과 같은 가금류에서 발견되었던, 그래서 조류 인플루엔자 바이러스(Avian Influenza)라고 불렀던 H5N1 변이와 같은 종류였다. H5N1 바이러스가 조류와 포유류의 종 간 장벽을 뛰어넘어서 인간을 공격하기 시작한 것이다. 1997년 5월 이후, H5N1 바이러스는 세계 이곳저곳에서 인간을 호시탐탐 노리는 중이다.

 

세계 보건 기구(WHO) 통계를 보면, 2003년부터 2025년까지 총 993명의 확진 환자가 발생했고 이 가운데 477명이 사망했다. 치명률 약 48퍼센트. 바이러스에 감염되고 나서도 가볍게 앓고 지나가서 확진이 안 된 사람을 염두에 두더라도 무섭게 높은 치명률이다. 전 세계를 공포에 몰아넣었던 코로나19의 (백신이 없었던) 첫 해 2020년 치명률 2퍼센트와 비교해 보라.

 

감염자의 절반이 목숨을 잃은 무서운 바이러스인데, 왜 이렇게 생소할까? 아직 H5N1 바이러스는 인간의 호흡기에서 다른 인간의 호흡기로 옮겨 가는 능력을 획득하진 못했다. 2003년부터 2025년까지 22년간 감염자가 1,000명이 넘지 않은 것도, 그 대부분이 닭이나 오리를 직접 접했던 가금류 농장 종사자인 것도 이 때문이다.

 

하지만 점점 상황이 나빠지고 있다. 우선 H5N1 바이러스에 감염된 닭, 오리가 나타나는 지역이 전 세계로 확산하고 있다. 동남아시아나 중국은 물론이고 한국(2003년 12월), 러시아, 인도, 이집트, 프랑스, 영국, 미국 등 계속해서 서쪽으로 확산하면서 사실상 전 세계가 H5N1 바이러스의 활동 무대가 되었다.

 

당연히 H5N1 바이러스 확진 환자가 발생한 나라도 계속해서 늘어나고 있다. 1997년 홍콩, 2004년 베트남과 타이, 2005년 인도네시아와 캄보디아와 중국 등 동아시아에서 시작해서 2006년부터는 유럽과 아프리카를 거쳐서 2024년부터 미국에서도 환자가 나오기 시작했다. 급기야 2025년 1월 6일 미국에서 첫 H5N1 바이러스 감염 사망자가 나왔다.

 

2024년부터는 닭이나 오리가 아니라 (인간과 같은) 포유류에서 H5N1 바이러스가 퍼져서 미국에서 비상이 걸렸다. 감염된 소에서 짠 생우유를 마신 또 다른 포유류인 고양이가 이 바이러스에 감염되어서 죽는 일도 있었다. H5N1 바이러스가 인간, 소, 양, 고양이 등 포유류를 무차별로 공격한 것이다.

 

전 세계 감염병 전문가가 걱정하는 일은 이렇게 조류와 포유류를 가리지 않고서 H5N1 바이러스가 퍼지면서 그것이 어느 순간에 돌연변이를 일으켜서 인간의 호흡기 전파가 가능한 능력을 획득하는 일이다. 그런 일이 일어난다면, 2020년부터 시작한 코로나19 팬데믹에 버금가는, 혹은 그 이상의 재앙이 인류를 덮칠 수 있다.

 

여기까지 읽고서 걱정이 되면서도, ‘설마….’ 하는 생각이 들 수도 있다. 신종 코로나바이러스(코로나19)가 인류를 덮친 게 불과 수년 전인데, 설마 또 신종 바이러스 감염병 유행이 생길까. 하지만 그런 사고 방식이야말로 치명적인 오류다. 바이러스 사이에 상호 협약을 맺어서, 적당한 간격을 두고 번갈아 가면서 유행할 리가 없으니까.

 

실제로 2003년에 신종 코로나바이러스(사스)가 유행하고 나서 불과 6년 만에 전 세계를 신종 인플루엔자 바이러스(H1N1)가 덮치는 팬데믹이 일어난 적이 있다. 2020년에 코로나바이러스 유행이 발생한 지 6년이 지난 올해 다시 인플루엔자 바이러스 유행이 발생해도 이상할 게 없다. 바이러스의 시간은 인간의 시간과 무관하다.

 

 

MDCK 세포(초록색)에서 배양된 조류 인플루엔자 A H5N1 바이러스(금색)의 컬러 투과 전자 현미경 사진. 위키피디아에서.

 

 

철새도, 바이러스도 죄가 없다!

 

H5N1 같은 조류 인플루엔자 바이러스는 어떻게 전 세계로 확산하면서 기회가 있을 때마다 인간으로 넘어올까? 과학자가 밝힌 결론은 뜻밖이다. 지금도 전 세계를 동서남북으로 가로지르는 수많은 야생 철새는 다양한 인플루엔자 바이러스를 품고 있다. 이들 철새는 오랫동안 인플루엔자 바이러스와 동거한 덕분에 아무런 해도 입지 않는다. 철새도 인플루엔자 바이러스도 죄가 없다.

 

결국, 우리 인간이 문제다. 철새를 포함해서 닭, 오리 같은 조류는 인플루엔자 바이러스를 소화기에 품고 있다가 배설물로 내놓는다. 어떤 사람이 장화를 신고서 철새 서식지를 다니다가 자기가 일하는 농장으로 돌아가면 토양에 섞인 철새의 분변과 그 안에 들어 있는 다양한 인플루엔자 바이러스가 고스란히 그곳의 닭, 오리에게 전파된다.

 

철새의 몸 안에서 문제를 일으키지 않고서 조용히 공존하던 조류 인플루엔자 바이러스 처지에서는 닭, 오리 농장은 새로운 숙주로 가득한 천국이다. 닭, 오리는 야생 철새처럼 조류 인플루엔자 바이러스 면역이 없다. 철새에게 해가 없는 조류 인플루엔자 바이러스가 가금류 농장의 닭, 오리에게 치명적인 이유다.

 

여기서 끝이 아니다. 인플루엔자 바이러스는 표면에 돋아난 H(Haemagglutinin) 단백질과 N(Neuraminidase) 단백질의 숫자에 따라 종류(아형)가 결정된다. 조류, 포유류, 인간 등을 감염시키는 A형 인플루엔자 바이러스를 명명할 때 H1N1, H5N1, H3N2처럼 이름을 붙이는 방식이 바로 H와 N 단백질의 아형을 숫자로 표시한 데에서 나왔다.

 

그렇다면 다양한 조류 인플루엔자 바이러스가 이중삼중으로 닭, 오리에 감염되고 나면 어떻게 될까? 그 몸속에서 각자가 가지고 있는 H 단백질, N 단백질을 만드는 유전자를 교환하면서 변이를 일으킨다. H7N7 바이러스와 H6N2 바이러스에 동시에 감염된 오리의 몸속에서 H7N2나 H6N7 바이러스가 생성되는 것이다.

 

마침, 그 농장에 돼지 같은 포유류까지 있으면 상황은 더욱더 심각해진다. 돼지 몸속에는 인간과 같은 포유류를 감염시킬 수 있는 인플루엔자 바이러스도 있다. 돼지의 호흡기 속에서 가금류 독감인 H7N7 바이러스와 돼지나 인간을 감염시킬 수 있는 H1N1 바이러스가 만나면 새로운 H7N1, H1N7 바이러스가 만들어진다. 그런 돌연변이가 인간에게 넘어오면 재앙이다.

 

전 세계에서 이런 인플루엔자 바이러스 사이의 유전자 재조합을 일으키는 가장 좋은 공간을 딱 하나만 꼽으라면 (앞 연재에서도 언급한) 중국과 동남아시아 곳곳의 야생 동물 시장이다. 닭, 오리, 소, 돼지뿐만 아니라 철새를 포함한 온갖 야생 동물을 살아있는 상태로 겹겹이 쌓인 우리 안에 넣고서 손님을 맞는 이런 야생 동물 시장에서는 지금도 눈에 보이지 않는 바이러스 돌연변이가 일어나고 있다.

 

H5N1 바이러스도 1996~1997년 어느 시점에 야생 조류에서 홍콩의 가금류 농장으로 넘어왔다. 그리고 1997년 5월, 이 바이러스는 돼지 같은 중간 숙주를 거치는 과정도 생략한 채 곧바로 세 살 아이의 몸속으로 뛰어들었다. 중간 단계 없는 이 ‘직접 점프’가 당시 과학계를 경악하게 만든 이유였다. 그리고 지금, 그 ‘직접 점프’의 능력은 H5N1 안에 여전히 잠들어 있다.

 

 

H5N1 바이러스도 1996~1997년 어느 시점에 야생 조류에서 홍콩의 가금류 농장으로 넘어왔다. 그리고 1997년 5월, 이 바이러스는 돼지 같은 중간 숙주를 거치는 과정도 생략한 채 곧바로 세 살 아이의 몸속으로 뛰어들었다. 중간 단계 없는 이 ‘직접 점프’가 새로운 팬데믹의 방아쇠가 될지도 모른다.

 

 

영구 동토층에서 부활한 1918년의 유령

 

여기서 지난 연재에서 잠깐 언급한 1918년 ‘스페인 독감’의 숨겨진 이야기도 살펴보자. 스페인 독감이 유행하던 때만 하더라도 그 병원체는 미지의 존재였다. 미스터리로 남을 뻔한 스페인 독감의 병원체는 요한 훌틴(Johan Hultin, 1924~2022년)과 제프리 토벤버거(Jeffery Taubenberger, 1961년~) 같은 과학자의 집요한 추적으로 2005년 그 온전한 실체가 드러났다.

 

1924년 태어난 훌틴은 앞 세대의 비극이었던 1918년 팬데믹의 실체를 확인하고 싶었다. 그는 알래스카 영구 동토층에 묻힌 스페인 독감 희생자로부터 그 병원체, 즉 바이러스를 분리할 수 있으리라고 여겼다. 1951년 만 27세의 훌틴은 실제로 알래스카의 한 마을 브레빅 미션(Brevig Mission) 영구 동토층에 묻힌 시체에서 병원체 분리를 시도했으나, 당시 과학 기술의 한계로 실패했다.

 

훌틴은 46년 후인 1997년 다시 과학사에 등장한다. 이미 70대가 된 훌틴은 우연히 바이러스학자 토벤버거 팀이 스페인 독감으로 사망한 제1차 세계 대전 참전 군인의 허파 조직 표본에서 바이러스를 추출해 그 유전체를 일부 복원한 연구 결과를 접했다. (링크) 오랫동안 포르말린에 보관된 폐 조직 파편에서 추출한 것이라 바이러스 유전체의 일부만 확인하는 결과가 최선이었다.

 

훌틴은 곧바로 20대 후반에 실패했던 연구를 떠올렸다. 그는 즉시 토벤버거에게 연락해서 영구동토층에 묻힌 사체에서 온전한 상태로 냉동된 조직을 떼어낼 가능성을 제시했다. 세대를 초월한 두 과학자의 공동 연구가 시작되었다. 훌틴은 ‘루시’라고 이름 붙인 영구 동토층 시체에서 조직을 성공적으로 떼어냈고, 토벤버거는 그 조직에서 추출한 바이러스를 분석했다.

 

두 과학자는 기존의 제1차 세계 대전 참전 군인 사망자의 허파 조직과 루시의 폐에서 확보한 바이러스를 분석해서 유전체를 하나씩 복원했다. 최종적으로 2005년 스페인 독감을 일으킨 바이러스의 온전한 유전체가 복원되었다. (링크) 87년 만에 밝혀진 스페인 독감 바이러스는 놀랍게도 조류 인플루엔자 바이러스 변이 H1N1이었다.

 

더욱더 충격적인 사실은 스페인 독감의 H1N1 바이러스는 조류에서 (돼지 같은 중간 숙주를 거치지 않고서) 곧바로 인간으로 넘어왔다. 조류 인플루엔자 바이러스가 조류와 포유류의 장벽뿐만 아니라 조류에서 한 번에 인간으로 두 단계 점프할 수 있다는 사실을 보여준 명백한 증거였다.

 

이 H1N1 바이러스는 어느 순간 인간의 호흡기 전파가 가능한 형태로 돌연변이를 일으켜서 20세기 최악의 팬데믹을 낳았다. 100년 전에 가능했던 일이라면 지금도 가능할 수 있다. H5N1 바이러스가 인간의 호흡기 전파가 가능한 형태로 변이하는 일이 할리우드 재난 영화의 시나리오가 아닌 이유도 여기에 있다.

 

 

전염병을 소개로 한 영화들. 인터넷 검색 화면 갈무리.

 

 

금기의 실험: 페럿의 호흡기를 통과한 바이러스의 메시지

 

물론, 과학자 가운데 일부 낙관론자는 H1, H2, H3 단백질을 가진 바이러스만이 인간 대 인간으로 감염이 된다면서 H5N1 바이러스의 호흡기 전파 가능성이 작다고 주장한다. 하지만 이런 낙관론은 네덜란드 에라스무스 의료원의 론 파우히르(Ron Fouchier) 연구진과 미국 위스콘신 대학교의 가와오카 요시히로(河岡義裕) 연구진의 ‘위험한’ 실험으로 부정되었다. (링크)

 

두 연구진은 독립적으로 2005년 인도네시아(론 파우히르)와 2004년 베트남(가와오카 요시히로)에서 발생한 환자로부터 채취한 H5N1 바이러스를 유전자 조작해 포유류, 특히 인간과 호흡기 감염의 형태가 유사한 페럿 사이에 전파되는 인공 변종을 만드는 데에 성공했다. (이렇게 위험한 변종을 만드는 실험을 놓고서 과학계 안팎에서 찬반 논쟁이 격렬하게 벌어졌다.)

 

논란에도 불구하고, 이들 과학자는 일부 낙관론자의 예상과는 다르게 아주 작은 변이만으로도 H5N1 바이러스가 페럿 같은 포유류 사이에 호흡기를 통한 전파가 가능하다는 사실을 확인했다. 다수의 과학자가 H5N1 바이러스가 인간의 호흡기를 통한 감염 능력을 결국엔 획득하리라고 걱정하는 것도 이런 연구 결과 때문이다.

 

치명률 약 48퍼센트의 H5N1 바이러스가 인간-인간 감염 능력을 획득해서 팬데믹을 일으키는 일은 상상만 해도 아찔하다. 코로나19 팬데믹 때 반짝했던 감염병 유행에 대한 경각심이 갈수록 옅어지는 상황에서 인류는 과연 새로운 바이러스의 공격을 제대로 방어할 수 있을까? 흔히 “전 세계 인플루엔자 연구자의 스승”으로 꼽히는 과학자 로버트 고든 웹스터(Robert Gordon Webster, 1932년~)는 『조류 독감이 온다(Flu Hunter)』(꿈꿀자유, 2025년)에서 이렇게 말했다.

 

인플루엔자 팬데믹은 반드시 온다. 그런 일은 가능한 정도가 아니라, 시간 문제일 뿐이다.

 

 

로버트 웹스터가 봉직했던 세인트 주드 아동 연구 병원(St. Jude Children's Research Hospital)의 인터뷰 화면 갈무리. 2020년 6월 17일 발행된 이 인터뷰 기사에서 로버트 웹스터는 코로나19는 극복 가능하지만 인간 대 인간 간염을 학습한 조류 독감이 유행하게 된다면 상상할 수 없는 피해를 가져올 수도 있다고 우려했다.

 

 

H1N1의 두 얼굴: 계절 독감과 팬데믹 사이

감염병 뉴스에 관심이 있는 독자라면, H1N1 변이 바이러스가 익숙할 테다. 왜냐하면, 북반구의 겨울마다 계절 독감을 일으키는 인플루엔자 바이러스의 대표 변이가 바로 H1N1이기 때문이다. 그렇다면, 이 H1N1은 1918년 스페인 독감을 일으킨 그 바이러스의 직계 자손일까? 진실은 간단치 않다.

1918~1920년 스페인 독감 유행의 원흉인 H1N1 바이러스는 팬데믹이 끝나고 나서 크게 두 가지 방향으로 진화했다. 한쪽은 인간의 호흡기를 통해서 전파하는 인간 인플루엔자 바이러스, 다른 한쪽은 또 다른 포유류인 돼지에 기생하는 돼지 인플루엔자 바이러스. 한 세기의 시간이 흐르는 동안 전자는 계절 독감으로 인류의 삶 속에 들어왔고 공생하는 사이가 되었다.

후자는 돼지를 숙주로 기생하면서 다른 인플루엔자 바이러스와 유전자를 교환하며 여러 차례 돌연변이를 일으켰다. 그렇게 이중, 삼중의 돌연변이를 일으킨 H1N1 바이러스가 어느 순간 인간의 호흡기 전파가 가능한 형태로 종간 장벽을 넘었다. 바로 2009년 21세기 첫 팬데믹의 주인공이 된 흔히 ‘신종 플루’라고 불렀던 H1N1 바이러스가 그 주인공이다.

돼지에서 인간으로 새롭게 넘어온 H1N1 신종 바이러스이다 보니 미처 면역을 획득하지 못한 대다수 인류가 당할 수밖에 없었다. 지금 북반구에서 겨울마다 계절 독감을 일으키는 인플루엔자 바이러스는 바로 이 2009년의 H1N1 바이러스가 인류의 삶 속으로 들어와 정착한 것이다.

 

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강양구

서울시 미디어 재단 TBS 과학 전문 기자이자 지식 큐레이터. 연세 대학교 생물학과를 졸업했다. 1997년 참여연대 과학 기술 민주화를 위한 모임(시민 과학 센터) 결성에 참여했다. 《프레시안》에서 과학 환경 담당 기자로 일했고, 대한 적십자사 혈액 비리, 황우석 사태, 메르스 사태, 코로나19 팬데믹 등에 대한 기사를 썼다. 특히 황우석 사태 보도로 앰네스티 언론상, 녹색 언론인상 등을 수상했다. 저서로는 『과학의 품격』, 『강양구의 강한 과학』, 『세 바퀴로 가는 과학 자전거』, 『아톰의 시대에서 코난의 시대로』 등이 있다.

 

 

 

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『과학의 품격』

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『면역』

지구 최강의 과학 유튜브 채널. 드디어 책으로 만난다!

 

 

『보이지 않는 권력자』

포스트 코로나19 시대의 필수 교양

 

 

『무서운 의학사』

세계를 바꾼 무서운 사람, 병, 치료법

 

 

『이상한 의학사』

나폴레옹의 치질, 루터의 요로 결석, 루스벨트의 고혈압이 역사를 바꿨다!

 

 

『위대한 의학사』

병마와 투쟁해 온 의료 영웅들의 놀라운 이야기