달 착륙선 같은 바이러스의 6개 다리

bacteriophage / 출처:https://www.flickr.com/photos/naturalismus/4472824306

전자현미경이 발명되면서 인류는 바이러스를 볼 수 있게 되었습니다. 바이러스 중에서도 특히 멋있는 것이 '박테리오파지'입니다. 박테리오는 박테리아, 파지는 먹는다는 뜻입니다. 박테리오파지는 박테리아에 침입해 증식하는 바이러스의 총칭입니다.

박테리오파지에는 여러 종류가 있고 유명한 것은 'T4 파지'입니다. T4 파지의 구조는 머리와 꼬리로 나뉘어져 있고 머리는 정이십면체의 형태를 하고 있으며 안에는 DNA가 들어 있습니다. 꼬리부분은 속이 빈 팔과 6개의 다리같은 것으로 되어 있습니다. 달 착륙선과 비슷한 기계처럼 보이는데 실제로 파지는 자신을 복제하는 나노기계 그 자체입니다.

박테리오파지의 전자현미경 사진(왼쪽)과 구조의 개략도 / 출처:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:T4_phage.jpg

파지는 발로 박테리아의 표면에 달라붙으면 팔을 통해 박테리아에 DNA를 주입합니다. 박테리아가 원래 가지고 있는 효소는 파지의 DNA를 복제하고 파지의 DNA가 코딩하는 단백질을 합성합니다. 박테리아에서 충분한 수의 파지가 완성되면 박테리아가 녹아 부서지고 많은 파지가 흩어집니다. 세균은 세포분열에 의해 증가하므로 1개 → 2개 → 4개 → 8개로 배로 늘어나는데 파지 등 바이러스는 이렇게 단번에 증가합니다.

고등학교 생물학 교과서에도 실려있는 파지를 사용한 유명한 실험이 있습니다. 지금은 유전자의 본체는 DNA(또는 RNA)인 것으로 알려져 있지만 당시에는 유전자의 정체가 DNA인지 단백질인지 논란이었습니다. DNA가 유전물질임을 시사하는 증거가 있었지만 DNA는 너무 단순해서 유전정보를 전달할 수 있는지 의문시되고 있었고 DNA보다 단백질 쪽이 훨씬 복잡하여 유전자의 정체로서 어울린다고 생각하는 학자도 많았습니다.

미국의 생물학자 허시와 체이스는 파지의 DNA와 단백질에 각각 방사성물질로 표식을 붙여 박테리아에 들어가는 것은 DNA만으로 단백질은 거의 들어가지 않는다는 것을 보여주었습니다. 즉 유전물질은 단백질이 아니라 DNA임을 강력하게 시사합니다. 허시와 체이스 실험이 발표된 것은 1952년으로 DNA의 구조가 이중나선이라고 크릭과 왓슨이 보고한 날은 다음 해인 1953년입니다.

이후 분자생물학은 비약적으로 발전합니다. 이중나선이 풀려 각각의 사슬에서 DNA가 합성된다는 사실도 발견되었습니다. 신형 코로나 바이러스의 유행 이후 유명해진 PCR법은 이 DNA 합성의 원리를 응용한 것입니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- まるで月着陸船　細菌に取りつくウイルスに「６本の足」
https://www.asahi.com/sp/articles/ASN6471KMN64ULBJ00V.html