Yersinia pestis

Yersinia pestis는 운동성이 없고 포자를 형성하지 않는 그람 음성의 간상 세균입니다. 1894년 프랑스 세균학자 Alexandre Yersin^​1​ 과 일본의 세균학자 기타자토 시바사부로(北里 柴三郎)가 거의 동시에 발견하여 분리하였습니다. 이 세균은 인류 역사에서 가장 최악의 전염병으로 꼽히는 페스트의 원인균으로 밝혀지며 이름을 널리 알리게 되었습니다. 균주의 이름은 상당히 여러 차례 바뀌었는데, Bacterium pestis, Bacillus pestis, Pasteurella pestis를 거쳐 1970년에 비로소 현재의 Yersinia pestis라는 이름을 얻었습니다^​2​. Y. pseudotuberculosis의 아종(subspecies)로 편입시키려는 시도가 있었으나 공중 보건 안전과 역사적인 이유를 고려하여 채택되지 않았습니다.(ref.)

Y. pestis는 기본적으로 설치류를 감염시키는 병원균입니다. 설치류 간에 Y. pestis를 전파시키는 전형적인 매개체는 동양쥐벼룩(Xenopsylla cheopis)으로, 감염된 혈액을 벼룩이 섭취하게 되면 식도와 위장 사이에 Y. pestis가 포함된 세균 덩어리가 응집되는데 이것은 벼룩이 혈액을 섭취하지 못하게 만듭니다. 섭취되지 못한 혈액은 세균과 섞여 다시 숙주에게 침투하게 되고, 이것이 인간에게 전염되면서 전세계적으로 인간 페스트의 범유행으로 이어졌습니다. 유럽은 4세기의 유스티니아누스 역병(Justinian’s plague)과 14~18세기의 흑사병으로 붕괴 수준의 충격을 받았으며, 특히 흑사병은 중국까지 황폐화시켰습니다. 1894년에 중국에서 부활한 페스트는 윈난성부터 홍콩까지 퍼졌고 해양 경로를 통해 인도, 유럽, 아프리카와 아메리카를 포함한 전세계로 전파되었습니다.^​2–4​

Y. pestis에 감염되어 발병하는 페스트는 크게 3종류로 나뉩니다^​5​. 가장 흔한 형태는 바로 선페스트 (bubonic plague)입니다. 1~10일의 잠복기를 거친 후 쇠약해지며 두통과 오한을 수반하는 고열이 나타나고 하나 이상의 림프절이 감염으로 인해 붓고 통증을 느낍니다. 이를 가래톳(bubo)이라고 부릅니다. 일반적으로 Y. pestis에 감염된 벼룩에 물렸을 때 생기며 세균은 인체에 들어온 곳에서 가장 가까운 림프절에 증식합니다. 적절한 항생제로 치료하지 않으면 세균이 몸의 다른 부분에 퍼질 수 있습니다.

패혈성 페스트(Septicemic plague)는 주로 선페스트가 심화될 경우 증상이 나타나며, 1차 감염에 의해서도 걸릴 수 있습니다. Y. pestis가 혈류를 타고 퍼지면서 피부와 장기에 출혈이 발생하고, 검은 색으로 변하여 괴사하는 증상이 특징적입니다. 흑사병(black death)이라는 이름은 검게 변해 죽는 패혈성 페스트의 모습에 유래하였다고 합니다. 세균이 폐에 감염되면 폐페스트(Pneumonic plague)로 발전하며 호흡곤란과 흉통, 기침 등의 폐렴 증상을 보입니다. 폐페스트는 질병의 가장 심각한 형태로서 사람에서 사람으로 비말 감염을 통해 전파될 수 있는 유일한 페스트 형태입니다.

연구자들은 Y. pestis의 유전체를 시퀀싱하여 이 균주의 유전적 특성을 파악하고자 하였습니다. Y. pestis 균주는 크게 Antiqua, Mediaevalis, Orientalis의 3가지의 생물형(biovar)으로 분류됩니다^​6​. 각각은 역사적으로 주요한 페스트 범유행과 연관되어 있습니다. Y. pestis 유전체 중 Mediaevalis에 속하는 strain KIM과 Orientalis에 속한 strain CO92이 잘 밝혀져 있는데, 염색체 크기는 strain KIM이 4,653,728 bp, CO92가 4,600,755 bp로 CO92가 약 50kb 더 크며, 이는 약 11kb 크기와 그외 작은 삽입서열들이 존재하기 때문인 것으로 확인되었습니다. KIM을 포함해서 많은 Y. pestis 균주들은 pPCP1, pMT1, pCD1 3개의 플라스미드를 보유하고 있습니다(각각 9.5, 100.9, 70.5kb). 플라스미드 염기서열은 모두 해독되어 발표되었고^​7–9​, 각각의 유전자는 균주의 병원성에 기여하는 것으로 밝혀졌습니다. Y. pestis 균주의 유전체 염기서열 분석은 꾸준히 진행되어 왔으며, EzBioCloud Genome Database^​10​에서도 2020년 현재 286개의 분석된 Y. pestis 유전체 정보를 확인할 수 있습니다.

Y. pestis는 인간의 역사 속에서 여러 차례 유행하면서 수천만 명에서 수억 명에 달하는 인명 피해를 입히고 우리의 삶을 바꾸었습니다. 문화적으로도 다양한 변화를 가져왔는데, 이 기사^​11​에서 흑사병이 인류의 삶에 가져온 14가지 변화를 자세히 소개하고 있으니 읽어보시길 권합니다. 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)로 전세계가 비상사태를 선포하고 있는 지금, 미생물이 때로는 인류의 삶을 바꿀 수 있을 정도의 파급력을 가진다는 것을 다시금 모두가 깨닫고 있습니다. 과거와 달리 기술과 과학이 발달한 덕분에 우리는 무엇과 싸워야 하는지, 어떻게 싸울 수 있는지 빠르고 명확하게 알 수 있게 되었습니다. 이러한 기반을 통해 코로나19 치료제와 백신이 하루 빨리 고안되어 이 위기를 극복할 수 있기를 기대합니다.

References