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빙하 샘플에서 약 1만840가지 유형의 DNA 바이러스 게놈을 식별
이들 중 다수는 박테리아 병원체로 전염될 수 있는 저항성 유전자를 포함
적대적인 조건에서 숙주의 저온 적응, 신진대사, 세포 이동성 및 페놀성 탄소 활용을 향상시킬 수 있는 유전적 잠재력 가지고 있다.

빙하에서 1만 종의 바이러스 발견
산지와 극지방에서 새로 발견된 빙하 바이러스도 저항성 유전자를 박테리아에 전달한다.

숨겨진 세계: 높은 산과 극지방의 빙하에는 아직까지 거의 인식되지 않은 미생물 세계가 있다. 연구자들이 빙하 얼음, 녹은 물, 얼음 표면의 먼지에서 발견한 1만 개 이상의 바이러스가 이제 이를 입증한다. 이 바이러스는 주로 박테리아를 공격하므로 우리에게 무해하다. 그러나 팀이 보고한 바와 같이 이들 중 다수는 박테리아 병원체로 전염될 수 있는 저항성 유전자를 포함하고 있다. 

▲ 이곳과 같은 히말라야 산맥이든 극지방이든, 빙하에는 아직 인식되지 않은 수천 종의 바이러스 종이 존재한다. © Lukasz-Nowak1/게티 이미지

빙하와 영구동토층의 얼음은 거대한 냉동고 역할을 하며, 수많은 화석과 그들의 DNA 외에도 많은 살아있는 유기체와 바이러스의 생존 단계를 보존하고 있다. 과학자들은 이미 700년 된 바이러스, 2만4000년 동안 냉동된 일부 로티퍼, 4만6000년 동안 보존된 선충을 다시 살아나게 하는 데 성공했다. 빙하 표면과 녹은 연못에서도 활성 바이러스가 검출됐다.

전 세계 빙하 샘플

그러나 얼음으로 뒤덮인 빙하 환경에 실제로 얼마나 많은 미생물이 살고 있는지는 부분적으로만 알려져 있다. 따라서 예를 들어 얼음에서 고대 병원균이 부활할 위험이 얼마나 높은지는 불분명하다. 이제 빙하 안팎의 바이러스 세계에 대한 새로운 조사가 더욱 명확해졌다.

연구를 위해 중국 란저우 대학교의 류용긴Yongqin Liu와 그의 동료들은 높은 산과 극지방에 있는 38개 빙하의 얼음, 눈, 녹은 물, 먼지 퇴적물에서 샘플을 채취하여 조사했다. 연구팀은 “이는 극지 및 산빙상 바이러스의 다양성, 기능 및 잠재적인 건강 위협에 대한 최초의 체계적인 특성 분석을 제공한다”라고 썼다.

▲ 연구 개요도 (출처: 관련논문 Diversity and function of mountain and polar supraglacial DNA viruses / Science Direct)

1만 종 이상의 DNA 바이러스

연구원들은 빙하 샘플에서 약 1만840가지 유형의 DNA 바이러스 게놈을 식별했다. 이는 Liu와 동료들이 보고한 대로 이전에 알려진 것보다 15배 더 다양한 바이러스이다. 얼음이 많고 다소 적대적인 환경에도 불구하고 이 바이러스는 상당히 활동적이었다. 현장 측정에서 알 수 있듯이 이들 바이러스의 번식률은 바다나 남쪽 호수에 있는 바이러스의 번식률과 일치했다.

그러나 좋은 소식은 새로 발견된 빙하 바이러스의 83% 이상이 박테리오파지라는 것이다. 이들 바이러스는 박테리아 감염을 전문으로 하기 때문에 인간이나 동물에게 직접적인 위협을 가하지 않는다. "빙하상 바이러스는 다른 서식지의 바이러스에 비해 매우 특이성이 높았다"고 연구진은 보고했다. 따라서 공중 보건에 대한 위험은 낮다.
*용원성(溶原性~)lysogenic virus라고도 한다. 용원화할 수 있는 바이러스 또는 파지(phage)를 말한다. 용원화라는 것은 감염세포내에서 바이러스 유전체가 숙주세포 유전자에 이입하여 증식과정으로 진행되지 않은 상태 [네이버 지식백과] 주형바이러스 [temperate virus, 鑄型~] (생명과학대사전, 초판 2008., 개정판 2014., 강영희)

▲ 지역별로 새로 발견된 빙하 바이러스의 수. © Science China Press

바이러스는 내성 유전자를 포함한 유전자를 박테리아에 전달한다.

팀이 발견한 바와 같이 얼음과 눈에 있는 빙하 바이러스의 상당 부분은 용원성이다. 이는 이러한 바이러스가 박테리아 숙주를 즉시 파괴하거나 죽이지 않고 감염된 박테리아가 꽤 오랫동안 계속 살아 있다는 것을 의미한다. 이것은 종종 바이러스 게놈의 유전자가 숙주 박테리아의 게놈으로 전달되는 결과를 가져오며 긍정적인 결과와 부정적인 결과를 모두 가져온다.

빙하상 바이러스는 이러한 적대적인 조건에서 숙주의 저온 적응, 신진대사, 세포 이동성 및 페놀성 탄소 활용을 향상시킬 수 있는 유전적 잠재력을 가지고 있다고 Liu와 동료들은 설명한다. 반면, 빙하 바이러스는 분석 결과에 따르면 항생제에 대한 저항성을 부여하는 유전자를 박테리아에 전달하기도 한다. 연구진은 총 31개의 독특한 저항성 유전자와 1,405개의 병독성 유전자(박테리아의 병원성 효과를 증가시킬 수 있는 유전자)를 확인했다.

Liu와 그녀의 팀은 "우리의 연구는 빙하 생태계에 빙하상 바이러스가 많고 활동적이라는 점을 강조한다"고 말했다. "이 바이러스는 빙하 위 미생물 군집에서 결정적인 역할을 한다" 따라서 이러한 바이러스 및 박테리아 서식지를 추가로 조사하는 것이 중요하다.
(Science Bulletin, 2023; doi: 10.1016/j.scib.2023.09.007)
출처: 사이언스 차이나 프레스(Science China Press)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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