바이러스와 세균의 차이점 분석
세균의 특징
미생물의 대표 주자는 세균이에요. 세균보다 좀 더 복잡한 구조의 원충류도 미생물에 포함되지요. 이들은 모두 우리 몸에 허락 없이 들어와 세 들어 살면서 숫자를 늘려 갈 수 있어요. 집주인 생물을 ‘숙주’라고 하고, 이렇게 세 들어 사는 것을 ‘기생’이라고 한답니다.
세균(細菌, Bacteria, 박테리아)는 Monera계(Kingdom)에 속하는 생물로서, 지구환경 어디에서나 살고 있는 매우 작고 가장 많이 번성한 생명체이다. 땅, 물, 공기와 같은 외부환경 뿐만 아니라 사람의 장이나 위 등 다른 생물체의 안에서 기생하여, 발효나 부패를 일으키고 병원체가 되기도 하는 아주 작은 단세포 생물이다. 가장 간단한 식물로서 엽록소가 없기 때문에 탄소동화작용을 못하므로 용해된 유기물을 섭취한다. 세균(박테리아)의 크기는 0.5μm-0.5mm까지 다양한 크기로 존재하며, 이것들은 식물세포나 곰팡이 세포와 마찬가지로 세포벽을 갖고 있으나, 셀룰로오즈가 아닌 펩티도글리칸(peptidoglycan; 원핵생물의 세포벽의 주성분으로써 다당류의 짧은 펩티드 고리가 결합한 화합물. 펩티도글리칸의 구조로, 원핵생물인 세균은 강한 삼투압에 견디고 고유의 형태를 유지할 수 있다. 세균이 환경의 강한 삼투압을 견디고 독특한 형태를 유지 할 수 있는 것은 펩티도글리칸층이 세포를 둘러싸고 있기 때문이다. 세균은 식물세포층과 마찬가지로 세포벽이 있어 세포 모양을 유지하고 세포를 보호한다. 그러나 식물세포의 세포벽은 주성분이 셀룰로스인 반면 세균의 세포벽은 펩티도글리칸과 지질 다당류로 구성되어 있다)이 주성분인 점이 다르다.
세균은 매우 빠르게 증식해요. 우리 몸은 세균이 증식하기에 아주 적당한 환경을 제공하기 때문이지요. 예를 들어 대장균은 그 수가 두 배로 늘어나는 데 20분이면 충분하답니다. 대장균은 자신과 똑같은 세균을 또 하나 만들어 내는 이분법(한 세포 안에서 유전물질인 DNA를 똑같이 복제하여 세포를 둘로 갈라 복제한 DNA를 나누어 갖는 번식 방법)으로 증식하거든요. 이렇게 증식한 세균들은 우리 몸속 혈액이나 조직을 돌아다니면서 우리가 소화하고 흡수한 양분으로 살아간답니다.
먼저 생물과 무생물을 구분하는 기준 세 가지를 알아볼까요?
첫째, 생물은 스스로 자손을 만들어 낼 수 있어요.
둘째, 스스로 양분을 먹고 소화하고 에너지를 만드는 능력이 있지요.
셋째, 외부 반응에 적응하고 진화할 수 있어요.
바이러스는 스스로 증식할 수 없기 때문에 첫 번째 기준을 만족시키지 못해요. 하지만 두 번째와 세 번째 기준으로 보면 생물에 가깝지요. 그래서 바이러스는 생물과 무생물의 중간에 있다고 할 수 있어요.
바이러스의 특징
바이러스(Virus; 동물, 식물, 세균 따위의 살아 있는 세포에 기생하고, 세포 안에서만 증식이 가능한 비세포성 생물. 핵산과 단백질을 주요 성분으로 하고, 세균 여과기에 걸리지 않으며, 병원체가 되기도 한다)는 DNA나 RNA를 유전체(genome)로 가지고 있으며, 단백질로 둘러 싸여 있는 구조를 가지고 있다. 바이러스는 혼자서 증식이 불가능하여 숙주 세포(host cell)내에서 복제를 하며, 세포 간에 감염(infection)을 통해서 증식한다. 그러나 바이러스가 모든 종류의 세포를 숙주로 침입하지는 않으며, 바이러스에 따라 숙주가 다릅니다. 바이러스의 종류는 숙주 세포에 따라 동물 바이러스, 식물 바이러스, 세균 바이러스로 구분됩니다. 동물, 식물, 박테리아 등 거의 모든 생명체에는 각각 감염되는 바이러스가 존재하며, 사스(중증급성호흡기증후군), 홍역, 간염, AIDS(후천성면역결핍증)나 독감과 같은 다양한 질환의 원인이 되기도 함.
바이러스는 다른 생물의 세포 속에 들어가서 세포가 가지고 있는 재료를 자기 것처럼 써 버린답니다. 숟가락만 달랑 들고 남의 집에 들어가서 천연덕스럽게 밥상에 앉아 밥을 먹는 셈이죠.
바이러스가 우리 몸에 들어오면 특별히 좋아하는 부위에 자리 잡아요. 어떤 바이러스는 피부 세포를 좋아하고, 어떤 바이러스는 폐 세포를 좋아하지요. 일단 세포에 착 달라붙으면 그 세포 속으로 자신들의 유전물질(생식 세포 가운데 어버이의 형질을 자손에게 전하는 물질)을 집어넣어요. 그러면 그 유전물질들은 세포를 이용해서 바이러스를 복제해요.
유전물질은 DNA, RNA(리보핵산-RiboNucleic Acid은 오탄당의 일종인 리보스를 기반으로 뉴클레오타이드를 이루는 핵산의 한 종류이다. 하나의 나선이 길게 꼬여 있는 구조를 지니며 DNA의 일부가 전사되어 만들어진다. RNA는 단백질을 합성하는 과정에 작용하며 일부 바이러스는 DNA 대신 RNA를 유전물질로 갖기도 한다. 핵염기로 DNA와 달리 티민 대신 우라실을 갖는다. 최근 RNA 스스로 효소와 같은 기능을 가질 수도 있음이 발견되었다. 이것을 리보자임(ribozyme)이라 한다)라고 부르는 작은 사슬인데 세포의 핵 속에 들어 있어요. 여기에는 우리의 머리카락 색깔, 눈동자 색깔, 혈액형 같은 방대한 정보가 담겨 있답니다. DNA나 RNA만 있으면 바이러스를 복제할 수 있어요. 복제란 자신과 같은 유전 정보를 가진 바이러스를 많이 만들어 내는 것을 말해요. 세포 속에서 무수히 수를 늘린 바이러스는 결국 세포를 뚫고 밖으로 빠져나와서 우리 몸에 병을 일으키게 되지요. 바이러스가 빠져나온 세포는 망가져 버린답니다.
‘바이러스’라는 명칭을 최초로 사용한 마르티누스 베이에링크
바이러스는 세균의 1,000분의 1 정도 크기로 너무 작아서 전자현미경이 발명되기까지는 그 실체를 눈으로 확인할 수가 없었어요. 1890년대 러시아의 미생물학자 이바노프스키가 담뱃잎에 발생하는 병을 연구하다가 세균보다 더 작은 미생물의 존재를 알게 되었어요. 그리고 몇 년 후 이바노프스키의 실험을 다시 시도했던 네덜란드의 과학자 베이에링크가 ‘바이러스’라는 이름을 최초로 사용했답니다.
하지만 담뱃잎에 병을 일으키는 담배모자이크 바이러스를 처음 확인한 것은 그로부터 40년 뒤였어요. 물체를 수십만 배 확대해서 볼 수 있는 전자현미경이 발명된 덕분이지요. 그 뒤로 바이러스에 대한 연구가 활발하게 진행되었어요. 그로 인해 두창, 감기, 홍역, 소아마비 같은 병의 원인이 바이러스라는 것도 알게 되었답니다.
바이러스와 세균의 차이점
세균과 바이러스는 둘 다 병을 일으키는 병원체라고 생각하나요? 사실 세균은 병을 일으키기도 하지만 인간에게 도움을 주는 게 더 많아요. 반대로 바이러스는 이로운 것보다 해로운 것이 더 많지요.
바이러스는 단백질과 핵산(DNA나 RNA와 같은 유전물질)으로 이루어진 생물과 무생물 중간 형태의 미생물로, 스스로 물질대사를 할 수 없다. 따라서 동식물이나 미생물의 살아있는 세포에 기생해 살아가는데, 세포 속으로 침투한 바이러스는 핵산을 이용해 자신을 무수히 복제하면서 증식한다.
반면 세균은 생물체 가운데 가장 미세하고 하등에 속하는 단세포 생활체로, 스스로 에너지와 단백질을 만들며 생존한다. 구조는 엽록체와 미토콘드리아 없이 세포막과 원형질만으로 간단하게 이뤄져 있으며, 육안으로는 볼 수 없다. 다른 생물체에 기생하여 병을 일으키기도 하지만, 발효나 부패 작용으로 생태계의 물질 순환에 중요한 역할을 담당한다.
세균은 감염되면 바로 증상이 나타나지만, 바이러스는 복제 및 증식에 시간이 걸리기 때문에 반드시 잠복기가 있습니다. 또한 세균은 2차 감염되는 경우가 거의 없지만, 바이러스는 대부분 2차 감염이 됩니다.
세균은 이렇게 스스로 증식하지만, 바이러스는 그렇지 못해요. 그래서 다른 생물에 의지하지 않으면 살아남을 수도, 수를 늘릴 수도 없지요.
세균이 세포막·세포벽·핵·단백질 등 하나의 독립된 세포로 이뤄진 반면 바이러스는 유전정보가 들어 있는 핵과 이를 둘러싸고 있는 단백질이 그 구조의 전부다. 또 세균이 땅·물·공기 등 양분이 있는 어느 곳에나 기생하고 스스로 세포 분열을 하면서 생존하는 데 반해, 바이러스는 살아 있는 생물체의 세포를 숙주로 삼아야만 살아갈 수 있다. 바이러스와 세균은 크기에서도 차이가 있는데 세균의 크기가 1~5㎛(마이크로미터, 100만 분의 1m)인 데 반해 바이러스는 30~700㎚(나노미터, 10억 분의 1m)로 세균보다 훨씬 작다.
세균은 세포이기 때문에 일정한 모양을 가지고 있어요. 그건 단백질과 유전자 정보가 규칙을 가지고 존재한다는 의미죠.
그러니까 어느 정도 예측이 가능해 백신을 만들 수 있거든요. 그런데 바이러스는 세포에 기생한다고 했잖아요. 그러니 구조도 간단하고 그만큼 변종도 쉽게 일어납니다. 계속 돌연변이가 생기니까 예측이 불가능하고, 세균보다 정복하기 어렵죠. 최초의 에이즈 치료제도 변종 때문에 얼마 못 가서 무용지물이 됐다고 하죠. 아직까지 현대 과학이 감기를 완전정복하지 못하는 이유도 바로 예측하기 어려운 바이러스 때문입니다. 바이러스에 맞춰 백신을 만들어 놓으면 막 바뀌어요, 또 바뀌어요. 그러니 돈이 안 되니까 제약 회사들이 바이러스 연구나 백신 개발 투자도 망설이는 거죠.
아울러 세균과 바이러스가 병원체가 됐을 때 그 대처법도 다른데, 세균의 경우 그 세포벽을 약하게 만들어 감염된 세포를 죽이는 항생제로 치료한다. 반면 바이러스의 경우 백신이나 항바이러스제가 이용되는데, ▷백신은 바이러스를 약하게 만들거나 죽여서 몸속에 일부러 미량 주입하는 것이며 ▷항바이러스제는 몸에 침입한 바이러스의 증식을 억제하거나 바이러스 자체를 없애는 것이다.
반면에 바이러스와 세균은 병원체이고 유전물질을 가지고 있다는 공통점이 있습니다.