과학자들은 영구 동토층에서 48,500년을 보낸 '좀비' 바이러스를 부활시켰습니다.지구 온난화

과학자들은 영구 동토층에서 48,500년을 보낸 좀비 (zombie) 바이러스를 부활시켰습니다. 이것은 2014년에 30,000년 된 영구 동토층 샘플에서 분리된 피토바이러스 시베리쿰의 컴퓨터 강화 마이크로 사진입니다. (장-미셸 클라베리/IGS/CNRS-AMU)

북극의 따뜻한 기온은 이 지역의 영구 동토층(땅 밑의 얼어붙은 흙층)을 해동시키고 있으며, 수만 년 동안 잠자고 있다가 동물과 인간의 건강을 위험에 빠뜨릴 수 있는 바이러스를 잠재적으로 휘젓고 있습니다.

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먼 과거로부터 질병에 의해 촉발된 대유행이 공상 과학 영화의 줄거리처럼 들리지만, 과학자들은 그 위험성이 비록 낮지만 과소평가되어 있다고 경고합니다. 야생 동물을 해치고 생태계를 방해할 가능성이 있는 냉전 시대로 거슬러 올라가는 화학 및 방사성 폐기물도 해빙기에 방출될 수 있습니다.

캘리포니아 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학의 나사 제트 추진 연구소의 기후 과학자 킴벌리 마이너는 "우려되는 영구 동토층에 많은 일이 일어나고 있으며, 우리가 가능한 한 많은 영구 동토층을 동결시키는 것이 왜 매우 중요한지를 보여준다"고 말했습니다.


영구 동토층은 수천 년 동안 알래스카, 캐나다, 러시아의 북극 툰드라와 북방림을 지탱해 온 북반구의 5분의 1을 차지하고 있습니다. 이 동토층은 일종의 타임캡슐 역할을 하는데, 고대 바이러스 외에도 두 마리의 동굴 사자(새 탭에서 열린)와 양털로 덮인 코뿔소(새 탭에서 열린)를 포함하여 최근 몇 년 동안 과학자들이 발굴하고 연구할 수 있었던 많은 멸종 동물들의 미라화된 유해를 보존하는 역할을 합니다.

영구동토층이 좋은 저장 매체인 이유는 단지 춥기 때문이 아니라, 빛이 투과하지 않는 산소가 없는 환경입니다. 하지만 현재 북극의 기온은 지구의 나머지 지역보다 최대 4배 빠르게 따뜻해지고 있으며, 이 지역의 영구동토층의 최상층을 약화시키고 있습니다.

냉동 바이러스가 야기하는 위험을 더 잘 이해하기 위해, 프랑스 마르세유에 있는 엑상-마르세유 의과 대학의 의학 및 유전체학 명예 교수인 장-미셸 클라베리는 시베리아 영구 동토층에서 채취한 지구 샘플을 검사하여 그 안에 포함된 바이러스 입자가 여전히 전염성이 있는지 확인했습니다. 그는 자신이 "좀비 바이러스"라고 설명하는 것을 찾고 있고, 몇 가지를 발견했습니다.

THE VIRUS HUNTER

Claverie는 2003년에 그가 처음 발견한 특정한 종류의 바이러스를 연구합니다. 거대 바이러스로 알려진 그 바이러스들은 전형적인 종류보다 훨씬 크고 더 강력한 전자 현미경이 아닌 일반적인 광학 현미경으로 볼 수 있기 때문에 이런 종류의 실험실 연구에 좋은 모델이 됩니다.

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영구 동토층에 얼어붙은 바이러스를 탐지하려는 그의 노력은 2012년에 다람쥐의 굴에서 발견된 30,000년 된 종자 조직에서 야생화를 되살린 러시아 과학자 팀에 의해 부분적으로 영감을 받았습니다. (그 이후로 과학자들은 또한 고대의 미세 동물들을 성공적으로 되살렸습니다.)

2014년, 그는 자신과 그의 팀이 영구 동토층에서 분리한 바이러스를 배양된 세포에 삽입하여 3만년 만에 처음으로 감염시키는 데 성공했습니다. 안전을 위해, 그는 동물이나 사람이 아닌 단세포 아메바만을 목표로 할 수 있는 바이러스를 연구하기로 선택했습니다.

그는 2015년에도 이러한 업적을 반복하여, 아메바를 표적으로 하는 다른 바이러스 유형(새 탭에 표시됨)을 분리했습니다. 그리고 2월 18일 발간된 학술지 '바이러스'(새 탭에 표시됨)에 실린 그의 최신 연구에서, Claverie와 그의 팀은 시베리아 전역의 일곱 곳에서 채취한 영구 동토층의 여러 샘플에서 고대 바이러스의 여러 변종을 분리하여 각각 배양된 아메바 세포를 감염시킬 수 있음을 보여주었습니다.

이 최신 변종들은 그가 이전에 되살린 두 변종들 외에도 다섯 종류의 새로운 바이러스를 나타냅니다. 가장 오래된 것은 토양의 방사성 탄소 연대 측정에 기초하여 거의 48,500년 된 것으로, 지표면에서 16미터 아래의 지하 호수에서 채취한 흙 샘플에서 나왔습니다. 털북숭이 매머드의 유해에서 위 내용물과 겉옷에서 발견된 가장 어린 샘플들은 27,000년 된 것입니다.

아메바를 감염시키는 바이러스들이 그렇게 오랜 시간이 지나도 여전히 전염성이 있다는 것은 잠재적으로 더 큰 문제가 있음을 나타내는 것이라고 클라베리는 말했습니다. 그는 사람들이 자신의 연구를 과학적 호기심으로 간주하고 고대 바이러스가 다시 살아날 가능성을 심각한 공중 보건 위협으로 인식하지 못하는 것을 두려워합니다.


클라베리는 CNN과의 인터뷰에서 "우리는 이 아메바 감염 바이러스들을 영구 동토층에 있을 수 있는 다른 모든 가능한 바이러스들의 대체물로 보고 있다"고 말했습니다.

"우리는 많은, 많은, 많은 다른 바이러스들의 흔적을 보고 있습니다," 라고 그가 덧붙여 말했습니다. "그래서 우리는 그들이 그곳에 있다는 것을 알고 있습니다. 우리는 그들이 아직 살아있는지 확실히 알지 못합니다. 하지만 우리의 추론은 만약 아메바 바이러스가 아직 살아있다면, 다른 바이러스들이 여전히 살아있지 않을 이유가 없고, 그들의 숙주를 감염시킬 수 있다는 것입니다."

인체 감염의 선례

사람을 감염시킬 수 있는 바이러스와 박테리아의 흔적이 영구동토층에서 보존된 것으로 확인됐습니다.

1997년 알래스카의 시워드 반도에 있는 한 마을의 영구 동토층에서 발굴된 한 여성의 몸에서 채취한 폐 샘플에는 1918년 유행병에 책임이 있는 인플루엔자 바이러스의 유전체 물질이 들어 있었습니다. 2012년, 과학자들은 시베리아에 묻힌 300년 된 미라 상태의 이 여성의 유해에 천연두를 일으키는 바이러스의 유전적 특징이 들어 있다는 것을 확인했습니다. (새 샘플에 들어 있음)

2016년 7월과 8월 사이에 수십 명의 인간과 2,000마리 이상의 순록(새 탭에서 열림)에 영향을 미친 시베리아의 탄저병 발병은 또한 예외적으로 더운 여름 동안 영구 동토층의 더 깊은 해빙과 관련이 있으며, 이는 바실러스 탄저병의 오래된 포자가 오래된 매장지 또는 동물 사체에서 다시 표면화(새 탭에서 열림)되도록 허용합니다.

스웨덴 우메아대 임상미생물학과의 비르기타 에벤고르드 교수는 영구동토층 해동 시 잠재적인 병원체가 야기할 수 있는 위험에 대한 더 나은 감시가 있어야 한다고 말하면서도 경보주의적 접근법에 대해서는 경고했습니다.

"여러분은 우리의 면역 방어가 미생물학적 환경과 밀접하게 접촉하여 개발되었다는 것을 기억해야 합니다," 라고 북부 지역에서 인간과 동물의 전염병 유병률에 대한 기후 변화의 영향을 조사하는 그룹인 CLINF 노르딕 센터 오브 엑설런스의 일원인 Evgórd가 말했습니다.

"만약 우리가 수천 년 동안 접촉하지 않은 영구 동토층에 바이러스가 숨겨져 있다면, 그것은 우리의 면역 방어가 충분하지 않다는 것일 수 있습니다"라고 그녀는 말했습니다. "상황을 존중하고 반응만 하는 것이 아니라 사전에 예방하는 것이 옳습니다. 그리고 두려움과 싸우는 방법은 지식을 갖는 것입니다."

바이러스 유출의 가능성

물론, 현실 세계에서 과학자들은 일단 이 바이러스들이 현재의 상황에 노출되면 얼마나 오랫동안 감염성을 유지할 수 있는지, 또는 이 바이러스가 적절한 숙주를 만날 가능성이 얼마나 되는지는 알지 못합니다. 모든 바이러스가 질병을 일으킬 수 있는 병원체는 아니며, 일부는 양성이거나 숙주에게 심지어 유익합니다. 그리고 360만 명의 사람들이 살고 있지만, 북극은 여전히 인구가 희박한 곳이어서 고대 바이러스에 대한 인간의 노출 위험이 매우 낮습니다.

하지만 클래버리는 "지구 온난화의 맥락에서 위험은 증가할 수밖에 없다"며 "영구적인 해빙이 계속 가속화될 것이고, 산업 벤처의 여파로 더 많은 사람들이 북극에 거주할 것"이라고 말했습니다

그리고 Claverie는 이 지역이 바이러스가 새로운 숙주로 뛰어들어 퍼지기 시작하는 스필오버 사건의 비옥한 땅이 될 수 있다고 경고한 것만이 아닙니다.

지난 해, 한 과학자 팀은 북극권에 위치한 캐나다의 민물 호수인 하젠 호수에서 채취한 토양과 호수 퇴적물의 샘플에 대한 연구를 발표했습니다. 그들은 퇴적물에 있는 유전 물질의 염기서열을 분석하여 그 지역의 바이러스 특징과 잠재적인 숙주인 식물과 동물의 게놈을 확인했습니다.

컴퓨터 모델 분석을 사용하여, 그들은 많은 양의 빙하 녹은 물이 호수로 흘러드는 가까운 위치에서 바이러스가 새로운 숙주로 유출될 위험이 더 높다고 제안했습니다. 이 시나리오는 기후가 따뜻해질수록 더 가능성이 높아집니다.

알 수 없는 결과

NASA 제트추진연구소의 광부는 온난화되고 있는 영구동토층에 포함된 바이러스와 그 밖의 위험요소들을 확인하는 것은 그 바이러스들이 북극에 어떤 위험을 초래하는지를 이해하는 첫 단계라고 말했습니다. 다른 과제들로는 영구동토층이 어디서, 언제, 얼마나 빨리, 얼마나 깊이 녹을 것인지를 정량화하는 것이 있습니다.

해빙은 10년에 겨우 센티미터의 점진적인 과정이 될 수 있지만, 또한 깊고 오래된 영구 동토층을 갑자기 노출시킬 수 있는 거대한 토지 슬럼프의 경우와 같이 더 빠르게 일어납니다. 이 과정은 또한 메탄과 이산화탄소를 대기로 방출하는데, 이는 기후 변화의 간과되고 과소평가된 동인입니다.

광부들은 과학저널 네이처 기후변화(Nature Climate Change)에 게재된 2021년 논문에서 현재 북극 영구동토층에 동결된 여러 잠재적 위험 요소를 분류했습니다. (새 탭에서 열립니다.)

발생 가능한 위험에는 중금속과 살충제 DDT와 같은 화학 물질을 채굴하는 과정에서 나오는 매장된 폐기물이 포함되어 있는데, 이는 2000년대 초반에 금지된 것입니다. 방사성 물질은 1950년대 핵실험이 등장한 이후 러시아와 미국에 의해 북극에 버려졌습니다.

"갑작스러운 해빙은 오래된 영구 동토층을 빠르게 노출시켜 더 깊은 층에 격리된 화합물과 미생물을 방출합니다."라고 2021년 논문에서 Miner와 다른 연구자들이 언급했습니다. (새 탭에서 열립니다.)

마이너 박사는 연구 논문에서 영구동토층에서 방출된 고대 병원체에 인간이 직접 감염되는 것에 대해 "현재 가능성이 없다"고 평가했습니다

하지만, Miner는 자신이 이름 붙인 "메투셀라 미생물" (가장 긴 수명을 가진 성경의 인물의 이름을 따서 명명된)이 걱정된다고 말했습니다. 이 미생물들은 알려지지 않은 결과와 함께 고대와 멸종된 생태계의 역학 관계를 현재의 북극으로 가져올 수 있는 유기체들입니다.

고대 미생물의 재등장은 토양 조성과 식물 성장을 변화시켜 기후 변화의 영향을 더욱 가속화할 가능성이 있다고 미네르는 말했습니다.

"우리는 이 미생물들이 현대 환경과 어떻게 상호 작용할지에 대해 정말로 불확실합니다," 라고 그녀가 말했습니다. "그것은 우리들 중 누구나 실행하기를 원한다고 생각되는 실험이 아닙니다."

광부는 최선의 행동 방침은 해빙과 광범위한 기후 위기를 중단하고 이러한 위험을 영구 동토층에 영원히 포함시키는 것이라고 말했습니다.