기생동물의 세계-PARASITE REX
Carl Zimmer,The Free Press,2000
아래는 Carl Zimmer의 최근책 parasite rex(The Free Press,2000)을 요약한 것입니다.
Ⅰ.자연속의 범죄자들
(1-2)기생생물은 parasite라는 이름이 생기기 오래전부터 우리들에게 잘 -적어도 그 증상은-알려져 있었다. parasite라는 말의 문자그대로의 뜻은 "음식곁에"라는 그리이스에서 온 것으로 본래는 사원의 축제에서 시중드는 관리를 가리키는 말이다.이 말은 원래의 어원학적 용법을 빗나가서 귀족의 집에 살면서 그들의 말벗이 되거나 재주를 파는 방식으로 얹혀사는 사람을 의미하게 되었다.수세기가 지나서 생명체의 안에 살면서 그 생명체의 영양분을 뺏아먹는 것이라는 생물학적 의미를 갖게 되었다.그러나 그 이전부터 그리이스인들은 생물학적 기생생물에 관해서 알고 있었다.예컨대 아리스토텔레스는 돼지의 혀에 살면서 우박처럼 우둘두둘한 포낭(cyst)을 형성하는 생물체를 알고 있었다.
그밖의 지역의 사람들도 기생생물에 관해서 알고 있었다.이집트인과 중국인들도 인간의 장속에 살고 있는 벌레를 죽일수 있는 여러 가지 약초에 대해서 언급하고 있다.코란은 돼지와 고인물을 멀리할 것을 말하고 있는데 이 둘은 기생생물의 감염원이다.성서에서 사막에서 이스라엘인들을 괴롭혔다고 기술하고 있는 시뻘건 뱀은 메디나선충(guinea worm)였을지 모른다.이 메디나선충이 몸밖으로 나올 때 단숨에 뽑아서는 안되는데 그렇게 되면 2개로 동가리가 나서 몸안에 있는 것은 죽게되어 치명적 감염을 일으키기 때문이다.이 치료는 한주일 이상 걸리는데 꼬챙이같은 것으로 그것을 둘둘 감으면서 천천히 뽑아내야 한다.이 발견은 때론 잊혀지고 때론 기억되고 했지만 의학의 심볼속에 머큐리의 지팡이-2마리의 뱀이 막대기를 감고 있는 것-로서 알려져 있다.
르네상스시의 유럽의 의사들은 이 메디나선충같은 것이 병을 일으킨다고 생각하지 않았다.질병은 몸의 균형이 깨어져서 온다.(3)나쁜 공기를 마시는 것은 말라리아로 불리는 열을 야기한다.질병은 증후와 함께 온다.그것은 감기를 일으키고,복부에 반점을 생기게 하며 기생충을 생기게 한다.메디나선충은 혈액속에 산이 과해서 오는 것이며 그것은 벌레와는 아무런 상관이 없다.그것은 병이난 몸에서 생겨난 것이다.썩은 신경이나,검은 담즙,늘어난 정맥 등이다.결국 메디나선충과 같은 것이 살아있는 생명체라고 믿기 어려웠다.
그러나 어떤 기생충은 의심할 여지 없이 살아있는 생물체이다.회충(roundworm)이나 촌충(tapeworm),흡충(fluke)등이 그런 것이다.. 그들은 이러한 기생충들은 몸속에서 자연발생적으로 생겨나는 것으로 보았다.[1673년 레벤훅은 현미경을 제작하여 그 위에 빗방울을 올려놓았다.그는 거기서 두툼한 꼬리와 발톱을 가지고 꾸물꾸물기어가는 작은 구체의 물체를 보았다.]
(4)구더기가 자연발생적으로 생기지 않는다는 것을 보여줄 수 있었다.그러나 몸안 기생충의 경우는 다른 문제였다.그것들은 거기로 들어갈 방법이 없기 때문에 몸안에서 만들어진 것이 틀림없다.(5)그래서 기생충은 자연발생설에 대한 가장 좋은 사례였다.그러나 이것은 성경의 가르침과 어긋나는 이단설이다.만일 우리몸의 피가 자연발생적으로 생명을 창조하는 것이라면 창조를 위해 신으로까지 소급할 필요가 무엇이 있겠는가?
기생충의 이 미스테리한 본성은 그자체 이상하고 곤란한 질문들을 끊임없이 불러일으킨다.왜 신은 기생충을 만드셨을까?우리가 먼지에 지나지 않는다는 것을 상기시킴으로 우리의 교만을 경계하기 위한 것인가?기생충이 어떻게 우리몸안으로 들어올 수 있었을까?아니면 자자손손으로 물려지는 것일까?그러면 가장 순수한 존재로 창조된 아담과 이브도 기생충에 감염되어 있었다는 말인가?아마 기생충은 타락이후에 창조된 것인지도 모른다.그렇다면 이것은 제2의 창조를 말하는 것인가?창조의 제8일이 있어야 하는가?
(6)기생충은 아주 많은 혼란을 야기시켰는데 그들의 생활사가 우리가 익히 알고 있는 것과는 전혀 딴판이었기 때문이다.이것을 깨달은 최초의 과학자는 덴마크의 요한 스틴스트랩Johann Steenstrup이었다.흡충은 알을 낳지만 그 당시 숙주의 몸속에서 그 알을 본 사람은 아무도 없었다.
그러나 흡충과 닮은 생명체를 찾아내었다.달팽이가 살고 있는 연못이나 웅덩이에서 꼬리가 붙어 있고 크기가 작다는 점을 제외하고는 그 흡충과 닮은 생명체를 보았다.세르카리아라고 불리는 이 생물체는 물속에서 꼬리를 격렬하게 휘저으면서 움직인다.
스틴스트랩은 아주 대담함 가설을 세웠다.이것들은 같은 동물의 다른 발전단계라는 것이다.(7)[이것이 기생동물들의 생활사로서 그의 가설이 옳다는 것이 입증되었다]이 통찰로 인해서 기생충의 자연발생설은 완전히 사라졌다.스틴스트랩은 이 흡충으로부터 아리스토텔레스가 돼지의 혀속에 포낭으로 살고 있는 것을 본 그 벌레를 연구했다.한때는 bladder worm이라고 불리워지기도 한 이 기생충은 포유동물의 근육속에 살고 있다.스틴스트럽은 이 bladder worm은 아직 알려지지 않은 어떤 벌레의 초기발전단계라고 주장했다.
(8)어떤 학자들은 이 벌레가 촌충과 닮았다는 것을 알아차렸다.촌충의 머리와 편절들 몇 개를 떼어내어 그 포낭안에 쑤셔 넣으면 bladder worm처럼 보일 것이다.bladder worm은 촌충이 성숙되기전에 죽어서 뒤틀려진 형태라고 생각했다.
프리드리히 키켄마이스터Friedrich Kuchenmeister는 bladder worm을 촌충의 미성장단계로 보는 것은 자연발생설의 변형된 형태라고 생각했다."이것은 자연은 목적없는 짓을 하지 않는다는 자연의 원리에 어긋나는 것이다.이런 이론은 창조주의 지혜,조화의 법칙에 어긋나는 것이다."
그래서 그는 bladder worm은 촌충의 생활사의 초기단계라는 가설을 세웠다.bladder worm은 피식자의 몸속에 발견될 것이고 촌충은 포식자의 몸속에 발견될 것이다.포식자가 어떤 동물을 잡아먹으면 그 속에 잠자고 있던 포낭에서 bladder worm이 부화되어 그것이 촌충으로 발달할 것이다.1851년 그는 bladder worm이 촌충의 퇴화된 형태라는 것을 반박하기위해서 몇가지 실험을 했다. 그는 토끼의 몸속에서 40개의 포낭을 꺼집어 내어 그것을 여우에게 먹여 그 몸속에서 35개의 촌충을 꺼집어낼 수 있었다.(9)1853년 양의 몸속의 bladder worm을 개에게 먹여 개의 똥속에서 성체 촌충의 편절들을 얻을 수 있었다.그는 이것을 다시 건강한 양에게 먹여 그것을 해부해서 그 속에 bladder worm이 있음을 보여줄수 있었다.
[그는 이것을 인간에게 실험했다.]
(10)자연발생설의 마지막 일격은 파스퇴르에 의해 행해졌다.그는 미생물이 질병의 결과(증후)가 아니고 그 원인이라는 것을 밝혔다.[배종설; germ theory] 이 해명에서 서구의학의 위대한 승리가 출현했다.(11)파스퇴르와 동료들은 탄저병(anthrax),결핵(tuberculosis),콜레라 등의 질병을 야기하는 특정 박테리아를 분리할 수 있었고 그것에 대한 백신을 만들 수 있었다.
[질병의 원인의 확정에 대한 코흐의 규칙]
1.어떤 병원균이 특정한 질병과 연관이 있다는 것이 보여져야 한다.
2.이것은 배양지에 분리시켜 배양할 수 있어야 한다.
3.배양된 미생물은 다시 숙주에 접종시켜 동일한 병을 일으킬 수 있어야 한다.
4.이 새숙주속의 미생물은 접종된 그 미생물과 동일하다는 것이 입증되어야한다.
박테리아는이 규칙에 잘맞는다.그러나 잘 맞지 않는 많은 기생생물들이 있다.원충(원생동물,protozoa)이라 불리는 유기체는 박테리아보다 훨씬 더 큰 단세포생물체이다.[이것은 진핵세포로서 박테리아세포 보다 우리 몸의 세포와 더 많이 닮았다.박테리아는 원핵세포prokaroyte라고 하는데 대해서 이 세포들은 진핵세포eukaryote라 불린다.]
(14)기생생물에 대한 부정적 견해들
1.다윈의 견해
(14-15)더 복잡성으로 올라가는 사다리
2.레이 랭케스터Ray Lankester의 견해
(16)기생충은 진화의 나무에서 시들어버린 가지이다.처음에 그것이 부화했을때는 머리,입,꼬리,그리고 편절로 나뉘어진 몸과 다리를 갖고 있다.그러나 먹이를 찾아 탐색하고 투쟁하는 동물이 되기 보다 포낭속에 파묻혀 있다.
(17)랭케스터는 기생충을 인간에 대한 경고로 보았다.
히틀러는 이 기생충의 개념을 유태인에게 적용했다.
[기생충은 진화의 막다른 골목이 아니다.그것은 새로운 환경에 따라 계속 진화하고 있다.앞으로 보이고자 하는 것은 바로 이것이다.]
Ⅱ.Terra Incognita
(38)말라이아를 일으키는 기생충인 말라리아원충(plasmodium)은 모기가 사람을 물 때 사람의 혈류속으로 들어오게 된다.그것은 일주일 정도 간세포에 머문다.(39)그 다음 간세포를 뚫고 혈류속으로 되돌아간다.그 다음 적혈구 세포속으로 들어간다.그것은 적혈구속의 헤모글로빈을 먹는데 이것은 적혈구가 폐에서 가져온 산소를 담고있는 분자이다.여기서 얻은 에너지를 이용해서 16개의 원충으로 분열한다.이 원충들은 2일후 침입한 적혈구를 뚫고 나와 새로운 적혈구를 찾아간다.
적혈구는 말라리아원충이 살기에는 여러 가지로 부적합한 곳이다.엄밀히 말해서 그것은 세포라고도 볼 수 없다.그것은 입자덩어리에 지나지 않는다.세포는 모두 핵속에 유전자를 갖고 있으며 새 세포를 만들기 위해서 그 유전자의 DNA를 복제하는데 대해 적혈구세포에는 그런 기능이 없다.적혈구는 뼈 깊숙이 들어있는 간세포로부터 만들어진다.이 간세포는 분열을 통해서 백혈구,혈소판,적혈구 같은 여러 가지 혈액의 구성세포들을 만들어낸다. 백혈구나 혈소판은 다른 세포들과 마찬가지로 DNA나 단백질을 갖고 있는데 대해서 적혈구는 DNA를 전혀갖고 있지 않다.적혈구의 일이라는 것이 단순한 것이기 때문이다.폐에서 적혈구는 헤모글로빈 분자들속에 산소를 담는다.산소는 반응성이 커서 다른 분자들을 손상시키기 쉬운 위험한 것이어서 헤모글로빈 넷 분자가 사슬을 형성해서 산소를 둘러싼다.몸전체를 돌면서 세포에 산소를 풀어주는데 각 세포는 이 산소를 이용해 연료를 태워 에너지를 얻는다.이것은 일종의 산소를 담고있는 바구니이며 스스로 움직이는 것이 아니라 심장의 박동에 의한 혈류의 운동에 의해 움직인다.
그것의 일이 단순하기 때문에 적혈구는 많은 대사기작을 필요로 하지 않는다.이것은 에너지를 생산하는 최소한의 단백질만을 그속에 갖고 있다는 것을 의미한다.그것은 연료를 태울 필요도 없고 노폐물을 처리해야될 필요도 없다.일반세포들은 세포막내로 분자들의 출입을 조정하는 정교한 수송장치를 이용해서 연료를 흡입하고 폐기물을 밖으로 내보낸다.적혈구는 이러한 장치를 갖고 있지 않는데 (40)왜냐하면 그것이 이동시키는 산소와 이산화탄소는 수송장치의 도움없이도 분산을 통해서 이동하기 때문이다.일반세포들은 세포의 형태를 유지하기 위해서 세포막내에 복잡한 지지장치들을 갖고 있다.적혈구세포는 주변여건에 따라 형태를 바꿀수 있다.그것은 수백마일을 여행하는데 그 동안 혈류의 급류에 이리저리 부딪히기도 하고 혈관의 벽에 부딪혀 짜부라지기도 한다. 또 좁은 모세혈관을 빠져 나가기도 해야하는데 이 때 이것은 자신의 정상반경의 1/5로 압축된다. 그러나 일단 여기를 통과하면 쭈그러진 공이 펴지듯이 본래의 크기로 되돌아온다.
이 과정에서 생길수 있는 손상을 피하기 위해서 적혈구는 뜨개질한 그물가방처럼 배열된 세포막을 단단히 묶고 있는 단백질들의 망으로 되어있다.그물을 이루고 있는 단백질 끈들은 손풍금처럼 접을 수 있어 어떤 방향에서 오는 압력에 따라 펼칠수도 있고 접을수도 있다.이와같은 신축성을 갖고 있지만 이 신축성은 시간이 지남에 따라 감소한다.세포막은 점차 굳어지고 모세혈관을 통과하기가 점점 어려워진다.이러한 것을 솎아내어 혈액의 흐름을 원활하게 하는 것이 이자(spleen)의 일이다.적혈구가 이자를 통과할 때 세심한 검사를 받는다. 우리가 얼굴의 주름에서 나이를 알아보듯이 이자는 적혈구의 표면상태에서 그것의 노쇠의 징후를 찾아낸다.단지 젊은 적혈구만이 이자를 통과할 수 있고 나머지는 거기서 파괴된다.
적혈구의 이런 특성으로 보아 말라리아원충이 살기에는 적합해 보이지 않는다.그럼에도 불구하고 원충은 이 이상한 빈집을 찾는다.기생충은 유영은 할 수 없지만 혈관벽을 따라 갈고리와 흡반을 이용해서 [절벽타기를 하듯이] 오르내린다.이 기생충의 머리끝(tip)에는 센서가 있어 건강한 적혈구를 감지할 수 있는데 이것이 감지되면 표면의 단백질에 들어붙는다.세포위에 고정되면 [꽉쥐고 거꾸로 물구나무서서 들어갈 준비를 한다]
그 기생충의 머리는 총신처럼 일단의 방들에 의해 둥그렇게 둘러쌓여 있다.그 방에서 몇초상관으로 분자들의 폭발이 일어나고 (41)이 힘으로 세포막의 골격을 뚫고 안으로 들어간다....
일단 안으로 들어가면 적혈구 세포는 이 원충의 식품저장고나 다름없다.그 안의 95%가 헤모글로빈이다...
헤모글로빈 분자의 중심에는 철이 풍부한 화합물이 들어있는데 이것은 이 기생충에게 독성을 가진다...그러나 이 기생충은 이 독성분을 중화시킬수 있다.그것은 헤모조인(hemozoin)이라는 긴,불활성분자안으로 그것의 일부를 끌어당긴다.나머지는 자신의 효소를 통해 막으로 침투할 수 없게 처리한다.
이 원충은 그러나 헤모글로빈만으로는 살 수 없다.그것은 분자메스(헤모글로빈을 자르기 위한 도구)를 만들기 위해서 또 16개로 증식하기 위해서 몇가지 아미노산들을 필요로 한다.이틀안에 감염된 세포안의 대사율은 350배로 증가한다.그리고 새로운 단백질을 만들고 성장과정에서 만들어진 폐기물을 제거하는 것도 필요하다.(42)만일 그들이 침입한 적혈구가 일반세포라면 이런일들을위해서 숙주의 생화학장치를 뺏어 사용하면 될 것이다. 그러나 적혈구내에서는 그러한 시스템을 처음부터 만들어야 한다.요컨대 이 원충은 이 단순한 입자상의 세포를 변형시켜 진짜 세포로 바꾸어야한다.자신이 내는 거품을 연장해서 적혈구세포의 막에 이르는 복잡하게 얽혀있는 통로들을 구성한다.이 기생충이 적혈구막으로 통하는 수송로를 만드는 것인지 아니면 기존의 수송로를 이용하는 것인지는 아직 분명하지 않다.어떤 경우든 이 적혈구세포는 이 기생충이 거주하기 적합한 집으로 개조될 수 있다.
갑자기 수송로와 관으로 덮히게 되면 적혈구세포의 표면은 그 탄력성을 잃게 된다.이것은 이 기생충에게 치명적인데 왜냐하면 이자가 이 세포를 더 이상 젊은 세포라고 보지 않고 그것을 파괴할 것이기 때문이다.그래서 적혈구세포안으로 들어가자말자 세포막아래에 있는 수송관을 통해서 chaperones이라는 단백질을 분비한다.이 단백질은 세포가 열이나 산에 의해서 손상되어질 때 단백질들이 정상적으로 접히고 펼쳐지도록 돕는 기능을 한다...
몇시간안에 기생충에 의해서 적혈구세포는 변형되고 탄력성을 잃게 되어 이제는 그것을 건강한 적혈구세포로 위장하는 것이 가망이 없게 된다.덩어리로 뭉쳐져서 표면이 울통부퉁하게 된다.
이 원충은 울통불퉁한 표면밖으로 혈관벽의 세포를 잡을 수 있는 딱딱한 분자들을 낸다.그래서 이 적혈구세포를 혈관벽에 고정시켜 더 이상 혈관을 타고 흘러가지 않도록 한다.(43)이자라는 도살장을 살금살금 빠져나가려 하기보다 아예 그곳을 피하려고 한다.이러한 적혈구세포들은 뇌,간,등의 기관들에 있는 모세혈관에 함께 모인다.그후 며칠간 이 세포안에서 분열을 계속한다...최종적으로 이 원충의 새로운 세대가 세포밖으로 터져나오고 침입할 새로운 세포를 찾아나선다.뒤에 남는 것은 다 쓰고 버린 헤모글로빈의 덩어리만 남는다.한 때는 인간세포의 어떤것과도 다른 기생충의 집이었지만 이제 결국은 쓰레기뭉치로 변했다.
(43)선모충(Trchinella)은 말라리아원충보다 그 방식에서 더 혁신적이다.그것은 더 교묘한 방법으로 숙주를 조작하여 자신의 집을 짓는다.(44)이것은 식물의 내부에도 집을 짓는데 동물에 하는 만큼이나 인상적이다.
(46)기생충은 외부세계의 변형된 세계에 살고 있으며 그 세계에는 그 고유한 이동방식,먹이찾기,집짓기의 방식이 있다.
(47)기생충에게 숙주는 살아있는 섬이다.더 큰 숙주는 더 많은 기생충을 갖고 있다.더 큰섬이 더 많은 생물종을 보유하고 있는 것이나 같다.또 섬이 그러한 것처럼 숙주안에도 여러 가지 다른 지형들이 있다.그들이 적응해 살아가야할 많은 다른 장소들이 있는 만큼 숙주는 다양한 생태적 니체들을 갖고 있다.물고기의 아가미안에서 수백종의 다른 기생종들이 각기 상이한 서식지를 분점하면서 살아가고 있다.장은 단순한 원통으로 보일지 모른다.그러나 기생충에게는 각각의 곳 마다 산도,먹이,산소량을 달리하는 독특한 곳들이다.어떤 종은 장의 표면에 살고,어떤 것은 그 장의 막안쪽에 살며,또 어떤 것은 장의 돌기의 깊숙한 곳에 산다.오리의 내장안에는 14종의 기생충들이 살고 있다.각 종은 그 가운데 특정한 장소를 점유하고 있으며 가끔 중첩되기는 하지만 그런 경우는 흔하지 않다.기생충은 인간의 눈안에서도 그 서식장소를 분점하고 있다.어떤 것은 망막에 어떤 것은 동공에 또 어떤 것은 흰자위나 안와에 살고 있다.
숙주안에서 충분한 니체를 확보할 수 있을 경우에는 기생자들간에는 경쟁이 일어나지 않는다.그러나 동일한 니체를 차지하고자 할 때 그 추악성이 발생한다.무려 12종의 흡충이 달팽이에 기생하는데 살기위해서 필요한 장소는 모두 소화관의 분비샘이다.그러나 달팽이의 껍질을 깨고 안을 조사해보면 그 많은 종은 없고 단지 한종에서 나온 소수의 개체들을 발견할 수 있을 뿐이다.흡충들은 자신의 경쟁자들을 잡아먹거나 아니면 화학물질을 분비해서 다른 종이 침투해 들어오기 어렵게 한다.한 숙주내에 살고 있는 기생자들은 서로 경쟁하게 된다.예컨대 가시머리충(thorny-headed worm)은 쥐의 장안에 들어오면 기왕에 기식하고 있던 촌충을 먹을 것이 충분치 않은 곳으로 내몰아 버린다.
(48)그러나 무엇보다도 가장 섬찟하고 냉혹한 행태는 기생벌(wasp)가운데 찾아볼 수 있다.이 기생벌이 숙주를 다루는 그 소름끼치는 방법을 보면 놀라서 입이 다물어지지 않는다.어미 기생벌은 숙주-보통은 애벌레들이지만 진딧물이나 개미가 되는 경우도 있다-가 먹는 식물의 냄새를 단서로 숙주를 수색하면서 돌아다닌다.일단 숙주를 찾아내면 그 숙주에 내려앉아서 애벌레의 외골격의 판 사이의 부드러운 부분에 자신의 산란관을 꼽는다.그리고 종에 따라서 몇 개 또는 수백개의 알을 놓는다.어떤 것은 숙주를 마비시키는 독액을 주사하지만 어떤 것은 일상 활동을 하도록 그대로 둔다.어떤 경우든 알에서 깨어난 기생벌의 애벌레는 숙주의 몸안으로 파고 들어간다.그속에서 어떤 것은 숙주의 피를 빨아먹고 또 어떤 것은 그 살을 뜯어 먹는다.다 자랄 때 까지 숙주를 살려두는 것이 필요하므로 숙주의 생명에 치명적인 기관은 건드리지 않는다.며칠 또는 몇주가 지나면 기생벌은 숙주모충을 뚫고 나와 자신의 고치를 만든다.
여러종의 기생벌들이 같은 모충을 두고 경쟁을 벌릴 때 그것은 아주 잔인한 싸움으로 변한다.너무 많은 경쟁자들이 있을 경우 어떤 기생벌의 애벌레들은 굶어죽게 된다.더우기 모충으로 성장하는데 긴 시간이 필요한 기생벌들의 경우 그 위험은 더 커진다.예컨대 Copidosoma floridanum 기생벌의 경우 cabbage looper moth( 양배추자벌레나방)에 기생한는데 모충으로 성장하는데 1달이 걸린다.그 결과 다른 기생종에 비해 압도적으로 불리하다.여기서 이 말벌의 독특한 행태가 진화했다.
보통 이 Copidosoma는 숙주의 몸에 암수 각 1개,도합 2개의 알만을 낳는다.그 알은 단세포로 시작해서 분열해가지만 그것은 대부분의 동물들의 발생경로와는 완전히 다르다.(49)기생벌의 세포군은 수백개의 더 작은 군으로 쪼개지고 그 각각에서 기생벌들이 태어난다.갑자기 한 개의 알이 200개의 클론들을 만들어낸다.그 클라스트가운데 어떤 것은 다른 것들 보다 더 빨리 성장해서 알을 낳은 4일후에 완전한 애벌레로 성장한다.이 200개의 애벌레-병정애벌레로 불린다-는 점점 가늘어지는 꼬리와 날카로운 아래턱을 가진 길고 호리호리한 몸매의 암컷들이다.그들은 숙주모충내를 돌아다니며 숙주의 기관(氣管)을 수색한다.찾게 되면 숙주의 기관에 꼬리를 감는다.숙주의 혈류의 흐름에 따라 흔들리는데 이 자세는 마치 산호초에 해마가 하는 방식으로 꼬리를 감고 물의 흐름에 따라 흔들리고 있는 모습과 닮았다.
이 병정애벌레의 임무는 간단하다.다른 경쟁 기생벌들을 죽이는 것이다.지나가는 말벌-그것이 동종의 다른 애벌레이든 아니면 다른 종이든간에-을 발견하면 아래턱으로 그 애벌레를 잡은 다음 그 내장을 맹렬히 빨아먹고 껍데기는 던져 버린다.이 학살이 진행되는 동안 나머지 Copidosoma의 배아들은 서서히 성장해서 결국 1000개의 애벌레가 된다.이 생식애벌레라고 불리는 이것은 병정애벌레와는 그 형태가 완전히 다르다.그 입은 빨대에 지나지 않고 너무 땅딸막하고 둔해서 숙주모충의 혈류의 흐름의 힘에 의해서 이동하는 것 외에는 스스로 움직일 수도 없다.이 생식애벌레는 전적으로 무력하지만 병정애벌레의 보호하에 그들의 경쟁자의 시체가 둥둥 뜨다는 가운데서 숙주의 체액을 빨면서 성장한다.
얼마후 이 병정애벌레들의 새로운 학살이 시작되는데 이제 그 대상은 자신의 혈족 그 가운데 수놈이다.암컷만이 남도록 수놈을 선택적으로 살상한다. 2천마리의 암놈에 수놈한마리만 살아남은 경우도 보고되고 있다.
이 병정애벌레의 행태는 진화적 관점에서 볼 때 이해하기 어렵지 않다...(50)숫놈 생식애벌레를 살해함으로써 가능한한 많은 암놈애벌레를 부양할 수 있도록하는 것이다.자신의 자매와 공유한 유전자의 확산을 돕는 것이다.
이 병정애벌레는 아주 잔인하지만 이것은 이타적 행동이다.이것들은 숙주모충의 밖으로 탈출할 수 있는 아무런 장비도 갖추지 못한채 태어난다.그들의 자매 생식애벌레들이 고치를 형성하기 위해 숙주를 뚫고 나오지만 병정애벌레는 그 숙주내에 그대로 갇히게 된다.숙주가 죽으면 그것과 같이 최후를 맞는다.
Ⅲ.30년간의 전쟁
(64)처음에 말라리아원충이 모기를 통해 인간의 몸속으로 들어올 때 간에 도착하는데 삼십분 남짓 걸리는데 이것은 면역계의 감시를 피할 수 있을 만큼 짧은 시간이다.간세포에 들어온 다음 여기서 성숙하는데 이 때 면역계의 감시에 걸리게 된다.간세포는 자신의 안에 떠다니는 말라리아원충의 단백질을 수거해서 그것을 절단한 다음 세포표면으로 내보낸다.거기서 그것은 MHC(Major Histocompatibility Complex;주요조직적합원)분자위에 제시된다.숙주의 면역계는 이 항원을 알아보고 이 병든 간세포를 파괴하기위한 준비에 들어간다.그러나 이 공격에는 시간이 걸리고 그 사이 이 원충은 일주일에 4만배로 증식한 다음 간세포를 뚫고 적혈구세포를 찾아간다.면역계가 이 감염된 세포를 파괴할 준비가 끝났을 때 쯤이면 이미 그 세포는 기생충이 빠져 나간 껍데기에 지나지 않는다.
한편 이 기생충은 적혈구세포에 침입한 다음 이 세포를 자신이 살기에 적합한 집으로 개조시겨간다.이 원충은 이 세포내에 유전자와 단백질이 없는 것을 보완하기위해서 많은 공을 들여야만 한다.그러나 이것들이 없다는 것이 어떤 점에서 잇점이 될 수도 있다.면역계의 감시를 피하는데 이 보다 더 좋은 곳이 없기 때문이다.이 적혈구 세포는 유전자를 갖고 있지 않고 그래서 어떤 MHC분자도 만들지 않는다.그래서 자신속에 침입한 것을 바깥에 제시할 방법이 없다.그래서 한동안 이 원충은 이 세포안에 자신을 완전히 은폐시킬 수가 있다.
기생충은 계속 분열증식해서 세포안을 채움에 따라 자신을 고정시키기위해 세포막에 지지단백질을 생산한다.그렇지 않으면 혈류에 떠내려가 이자에서 파괴되고 말 것이다.세포표면에 작은 걸쇠를 가진 손잡이를 만들어 혈관벽에 세포를 고정시킨다.그러나 이 걸쇠자체가 위험요인이 될 수 있다.면역계의 주의를 끌 우려가 있기 때문이다.그러면 항체가 만들어질수도 있고 이 감염의 징후를 알아채린 킬러 T세포가 만들어질 수도 있다.
이 걸쇠는 면역계에 인지될 수 있기 때문에 이것을 이용해 말라리아에 대한 백신을 만드는 것을 연구하고 있다.1990년대에 처음으로 이 걸쇠를 만드는 지령을 담은 유전자를 밝힐 수 있게 되었다.(65)그러나 이것은 그 방법가운데 하나일 뿐이며 말라리아원충은 이것을 만드는 수백가지 방법을 갖고 있다.걸쇠로서의 용도는 같지만 그 형태는 각기 다르다.
말라리아원충이 처음 적혈구에 침입하면 수많은 걸쇠만드는 유전자들을 동시에 발현시킨다.그러나 표현되는 것은 그 가운데 하나이다.그러므로 적혈구는 특별한 형태의 걸쇠만으로 덮힐 것이다.적혈구세포가 파열되면서 16개의 새로운 말라리아원충이 쏟아져 나오고 걸쇠를 만드는데 같은 유전자의 지령을 사용할 것이다.그러나 때때로 기생충은 다른 유전지령을 이이용해서 면역계가 인지할 수 없는 새로운 걸쇠를 만든다.이것이 면역계의 코앞에서 자신을 은폐할수 있는 방법이다.면역계가 그 걸쇠를 인지할 때 쯤이면 이 기생충은 새로운 걸쇠를 만들고 있다.이 원충은 수면병을 일으키는 균들이 사용하는 것과 비슷한 치고 빠지는 작전을 구사한다.
말라리아원충은 우리몸에 침입해들어오는 많은 기생충들 가운데 하나일 뿐이다.그 가운데 가장 위험한 것은 기생충을 죽이고 먹어치우는 대식세포안에 특수화된 종이다.이 가운데 하나가 원충 리슈마니아(Leishmania)이다.
리슈마니아는 말라리아원충이 적혈구에 하듯이 대식세포에 억지로 밀고 들어갈 필요가 없다.(66)이것은 경찰에 가서 스스로 체포되기를 자청하는 적국의 스파이와 닮았다.리슈마니아는 구멍을 뚫는 보체를 저지할 수 있다.그러나 그 보체분자를 파괴하지는 않는다.그것은 보체분자를 자신의 일에 역이용한다.대식세포는 그 기생충에게로 접근해서 보체분자를 조사하고 막에 구멍을 만들어 리슈마니아를 흡입할려고 한다.
대식세포는 거품을 뒤집어 쓰고 있는 이 기생충을 내부로 끌어들여 용해시킨다.정상적인 경우에는 이 방은 기생충에게 죽음의 방이다.대식세포는 이 거품을 분자메스로 가득채워진(레스메니아를 용해하는데 사용한다) 다른 것과 섞는다.그러나 리슈마니아는 아직 우리가 알지 못하는 어떤 방식으로 이 용해작용을 저지한다.이제 공격에서 안전해진 이 거품은 기생충이 번성할 수 있는 안락한 기생충의 집으로 변한다.
리슈마니아는 대식세포의 내부를 변화시킬 뿐 아니라 몸전체의 면역계도 변화시킬 수 있다. 갖 배출된 T세포는 항원과 만나서 결합하면 활성화된다.그런데 이 활성화된 T세포가 세포독성 T세포(cytotoxic T lymphocyte cell)로 될지 아니면 B세포로 하여금 항체의 발생을 도와주는 헬퍼T(helper T cell)세포가 될것인지는 몸전체에 흐르는 어떤 신호의 균형에 의해서 결정된다.처음에는 두 종류의 T세포가 같이 증식을 시작하지만 그 가운데서 서로 간섭해서 제약하게 된다.대부분의 감염의 경우 두 T세포의 어느 일방의 우세로 종결지어지게 된다.승리한 쪽이 기생충에 대한 공격을 시작한다.
리슈마니아는 이 결정과정에 개입해서 그것을 조정하는 방법을 고안했다.기생충을 파괴하는 가장 효율적인 방법은 세포독성 T세포가 싸움을 주도할 때이다.이 T세포는 대식세포가 그들이 삼킨 기생충을 용해하는 것을 도와줄 것이다.사실 이것이 리슈마니아와 싸우고 있는 사람의 몸속에서 일어나고 있는 일인 것으로 보인다.기생충학자들은 한가지 실험을 했는데 쥐를 리슈마니아에 감염시킨 다음 쥐의 몸안에서 만들어진 세포독성 T세포를 뽑아내었다.(67)다음 이것을 면역능력을 유전적으로 제거시킨 쥐에게 이것을 주입했다. 그 결과 이 면역능이 결핍된 이 쥐도 리슈마니아와 성공적으로 싸울 수 있었다.
그러나 우리몸은 종종 잘못된 방어법을 택하는데 이것은 아마 리슈마니아의 유도에 의한 것으로 보인다.리슈마니아는 그것의 숙주 대식세포안에 들어앉아서 면역계를 조정하여 항체를 만드는 T세포에 유리하도록 신호를 보내게 한다.항체는 대식세포안에 안전하게 숨어있는 리슈마니아를 공격할 수 없다.그 결과 이 질병은 제압되지 않은채 번성하게 된다.
말라리아원충과 리슈마니아는 자신이 어디에 살고 있고,어떤 유형의 세포안에서 생존할 수 있는지에 대해서 민감하다.그외 대부분의 기생형 원충들도 이 문제에 대해서 까다롭다.그러나 어떤 곳에나 침투하는 종도 약간 있다.그 종가운데 하나가 톡소포자충(Toxoplasma gondii)이다.우리의 머리안에 수천개씩 이것을 담고 있다는 것은 분명하지만 이것을 아는 사람은 많지 않다.전세계 인구의 1/3이 이것에 감염되어 있다.유럽의 어떤 지역에서는 거의 모든 사람이 이 기생충의 숙주이다.
수십억명의 인간들이 이 톡소포자충의 보균자이지만 그것의 자연숙주가 무엇인지에 대해서는 사실상 모르고 있다.통상적으로는 이것은 고양이-집고양이든 들고양이든-와 그것이 먹는 먹이사이를 순환하고 있다.고양이가 톡소포자충의 알인 오이시스트(oocyst;접합체가 막으로 쌓인것)를 대변과 함께 배설하면 이것은 다른 동물이 그것을 주워 먹을 때 까지 수년동안 기다린다.새숙주의 몸안에서 이 오이시스트는 알에서 부화되고 깨어난 원충은 몸전체를 돌면서 자신의 집으로 할 세포를 물색한다.이 톡소포자충은 말라리아원충과 가까운 관계이고 세포속을 뚫고 들어갈 수 있는 특별한 장치를 또한 갖고 있다.그러나 말라리아원충이 간과 적혈구세포속에만 사는데 대해서 이것은 장소에 특히 구애되지 않는다.그것은 어떤 유형의 세포속으로도 뚫고 들어갈 수 있다.
이 톡소포자충은 세포속으로 뚫고 들어가면 먹고 증식하기 시작한다.(68)128개로 증식한다음 세포가 파열되면서 밖으로 쏟아져 나온다.그리고 새 세포로 침투해 들어간다.며칠이 지나면 기어를 변속한다.세포속으로 침투해들어가는 대신 껍질을 만드는데 그 속에는 수백개의 톡소포자충이 숨겨져 있다.가끔 이 포낭(cyst)이 열리고 여기서 나와서 새 세포로 침투해 들어가 새로운 톡소포자충을 생산한다.그러나 이것들은 즉시 자신의 포낭을 만들고 그속에 숨어버린다.그속에서 숙주가 고양이에게 먹힐 때 까지 수년동안을 기다린다.최종숙주의 몸안으로 들어가면 거기서 다시 부화되고 분열하기 시작한다.여기서 암수의 형태가 태어난다.짝짓기하고 오오시스트를 만들어서 다시 이 사이클이 시작된다.
[이것은 사람의 몸속으로 들어올 수도 있다.이것이 침투해들어와도 사람들은 그것을 인지하지 못하는 경우가 많다.최악의 경우 가벼운 감기증세 정도로 느낀다.이것은 아주 유순해서 말라리아원충이나 수면병을 일으키는 트리파노소마원충과는 같이 다를 수 없는 것처럼 보인다.그러나 이것도 다른 것과 마찬가지로 숙주의 면역계를 실제 조작하고 있다.만일 기생충이 폭발적으로 증대해서 숙주내의 세포를 모두 가루로 만들어버린다면 그 숙주는 더 이상 살아있을 수 없을 것이다.죽어버린 시체를 고양이가 먹을려 하지 않을 것이다.그래서 톡소포자충은 중간숙주가 살아있도록 하는 것이 필요하며 그래서 자신의 지나친 증식을 제어하기 위해서 숙주의 면역계를 이용한다.
톡소포자충은 리슈마니아와는 정확히 반대의 전략을 구사한다.리슈마니아는 항체를 만드는 T세포를 만들도록 유도한다.그러나 톡소포자충은 세포독성 T세포쪽으로 기울도록 하는 분자를 분비한다.세포독성 T세포는 엄청난 양으로 증식하여 대식세포로 하여금 톡소포자충의 공격에 나서도록 하고 그 결과 이 원충들을 사냥해서 용해시켜 버린다.단지 튼튼한 외벽을 가진 포낭안에 쭈그리고 있는 톡소포자충만이 그 공격에서 살아남을 수 있다.(69)가끔 일부 기생충이 포낭을 뚫고 나와 면역계를 자극하곤 하는데 이것은 결과적으로 두 번째 예방주사처럼 면역계를 재강화시키는 역할을 한다.
톡소포자충은 그것이 만들어내는 그 안전장치가 부숴질 때 인간에게 위협이 된다.예를 들어 태아는 자신의 면역계를 가지고 있지 않다.그것은 태반을 통해 모체에 의해서 공급되는 항체에 의해서만 보호받을 수 있다.모체의 T세포는 태아내로 들어오는 것이 금지되는데 그렇게 될 경우 T세포는 태아를 거대한 기생충으로 생각해서 죽이려 할 것이기 때문이다.모체내의 항체는 독감바이러스나 대장균들에 대해서는 좋은 기능을 하지만 톡소포자충에 대해서는 그것이 태아를 보호할 수 없다.그 때문에 포낭안으로 그것들을 몰아넣기 위해서는 염증T세포를 필요로 한다.이 때문에 임신중에 톡소포자충에 감염되는 것은 극히 위험하다.그것이 태아안으로 들어오면 급격히 증식할 것이다.그것은 면역계로 하여금 그것을 제어하도록 할 것이다.그러나 그 신호를 들어줄 청중 즉 T세포가 태아내에는 없다.그것은 치명적인 뇌손상을 일으킬 때 까지 계속 증식할 것이다.
1980년대에 들어와 톡소포자충은 또 다른 종류의 인간숙주의 의도하지 않은 킬러가 되었다.에이즈에 걸린 사람들이 그렇다.에이즈의 원인인 면역결핍바이러스인 HIV는 면역 T세포에 침투하여 그것을 자신의 증식에 이용하고 그 과정에 T세포가 죽게된다.에이즈에 걸린 사람에게서 톡소포자충이 방출될 때 그것은 자신을 포낭속으로 도로 밀어넣을 강력한 면역반응을 예상하고 있다.그러나 에이즈환자는 T세포가 없기 때문에 태아나 마찬가지로 무력하다.톡소포자충은 미친 듯이 증식해서 뇌에 큰손상을 입힐 것이다.이 과정에서 사람은 섬망상태에 이르며 가끔은 사망에 이른다.
10년 이상 의사들은 에이즈환자에게 이 톡소포자충의 광란을 멈추게할 아무런 치료법도 갖고 있지 못했다.(70)그러나 90년대에 들어와서 에이즈바이러스의 증식속도를 늦추게 하는 치료약을 개발함으로써 어느정도 이 광란을 진정시킬 수 있게 되었다.
면역계의 감시하에서 단세포의 기생충이 살아남는다는 것은 용이한 것이 아니다.그러나 그것은 적어도 크기가 작다는 것의 잇점을 갖고 있다.그것은 세포내의 공간이나 림프관의 갈고리에 숨을 수 있다.그러나 다세포 기생충의 경우 이런 잇점이 없다.이것은 거대한 비행선이나 마찬가지로 면역계의 레이다망에 걸리게 된다.이것은 체내에 이식된 폐나 마찬가지의 처지다.면역억제제의 계속적 투입이 없으면 이식된 장기는 면역계의 공격으로 괴사하고 말 것이다.그러나 무려 6피트의 길이의 기생충은 우리의 몸속에서 수천개의 알을 낳으면서 탈없이 몇 년동안을 살 수 있다.
그 이유는 그러한 기생충들은 면역계를 속이는 더 다양한 방법들을 갖고 있기 때문이다.그 한사례가 Taenia solium라는 촌충이다.이것은 돼지를 중간숙주로 해서 인간에게 감염되는데 ..
(71)면역계가 촌충의 알의 도착을 인지하면 그것에 대한 항체를 만든다.그러나 공격준비가 될 때 쯤이면 알은 사라진다.유충이 되어 포란을 형성한다.면역세포는 포란을 둘러싸고 두꺼운 콜라겐의 벽을 쌓지만 그 이상 아무것도 할 수 없다.포란은 먹이를 취하는 한편 면역계를 마비시키는 12종의 분자를 방출한다.보체가 포란에 달라붙어보지만 촌충은 보체분자에 들어붙어 막을 뚫는 드릴로 조립되는 것을 막는다.면역세포는 주변조직을 손상시킬 수 있는 반응성높은 분자를 방출해 포란을 파괴시키려 하지만 촌충은 그 파괴력을 무력화시키는 화학물질을 방출한다.레스메니아처럼 촌충도 세포독성 T세포의 무장을 유도하는 신호를 차단할 수 있다.대신에 그것은 항체를 만드는 면역계의 활성을 유도한다.촌충이 이런 방식을 택하는 이유에 대한 증거가 있다.항체가 포란에 들어붙으면 촌충은 오히려 그들을 안으로 끌어들여 먹이로 취한다.요컨대 촌충은 면역계의 잘못된 총알을 먹이로 삼아 성장한다.
그러나 톡소포자충처럼 촌충도 그 중간숙주가 죽는 것을 원하지 않는다.숙주가 위험하게 되는 때는 이 포란이 약해져서 최종숙주로 옮아갈 희망이 사라졌을 때이다.촌충은 면역계를빗나가게 해서 항체를 만들어내게 하는 화학물질을 방출할 수 없게 된다.(72)그렇게 되면 이제 기생충의 주문에서 풀려난 면역계는 그 촌충에 맞게 재단한 세포독성 T세포를 만들기 시작한다.그리고 대식세포와 다른 면역세포들을 활성화시킨다.이 거대한 표적물을 대상으로 미친 듯이 공격을 개시한다.격렬한 공격의 과정에서 포란을 둘러싼 숙주의 주변의 조직들은 염증으로 부풀어 오르는데 경우에 따라서는 숙주의 생명을 앚아갈 정도로 그 공격이 격렬하다.숙주를 죽이는 것은 기생충이 아니고 숙주자신이다.
[면역계의 감시를 피하는 또 다른 방법은 숙주의 단백질로 자신을 위장하는 것이다]다음 실험은 흡충의 경우 이러한 위장이 어떻게 일어나는지를 보여준다.생쥐로부터 한쌍의 기생충을 적출해서 원숭이를 감염시켰을 때 흡충은 아무런 제제도 받지 않고 곧 알을 대량생산하기 시작했다.그러나 생쥐의 혈액에서 적출한 항원을 원숭이에게 미리 주사하면 흡충은 이런 행운을 누릴 수 없다.이 주사는 백신처럼 작용해서 원숭이의 면역계를 훈련시켜 생쥐의 혈액항원을 인지하고 파괴시킬 수 있도록 한다. 생쥐로부터 백신처리를 받은 원숭이에게 흡충이 이식된다면 원숭이의 면역계는 그것들을 제거한다.흡충은 생쥐와 똑같이 취급되어 원숭이의 면역계는 흡충을 마치 그것이 생쥐로부터 이식된 기관인양 다룬다.
이것은 흡충의 아주 뛰어난 위장술에 대한 증거이다.과학자들은 흡충이 어떻게 자신의 외피를 만드는지를 확실히 이해하지 못하고 있다.그러나 그 외피의 일부는 우리자신의 세포에서 뜯어낸 분자들인 것으로 보인다.(73)흡충이 적혈구세포로 들어갈 때 또는 백혈구세포에 의해 공격받을 때 그것들은 숙주분자들의 일부를 뜯어내어 자신의 외피에 붙이는 것으로 보인다.그러므로 면역계의 눈으로 보면 기생충은 붉은 강속의 붉은 그림자로 보일 것이다.
이 단백질이 흡충이 숙주의 몸으로부터 훔쳐오는 유일한 것이 아니다.보체분자는 기생충의 표면 뿐만 아니라 우리 세포의 표면에도 붙을 수 있다.이경우에도 보체분자에 대식세포를 위한 표지를 세우는 것이 허용된다면 우리 면역계는 우리의 몸을 공격하게 될 것이다.이것을 피하기위해서 우리세포는 보체분자를 쪼가리내는 해리촉진인자(DAF)를 생산한다.흡충은 자신의 표면에 들어붙는 보체분자를 파괴할 수 있다.여기에 사용되는 흡충의 효소를 분리시켜본 결과 그것은 다름아닌 우리자신의 DAF임이 밝혀졌다.
흡충이 그것을 숙주세포로부터 훔치는 것인지 아니면 그것을 만드는 유전자를 갖고 있는지는 분명하지 않다.그러나 다음과 같은 설명이 가능할 것이다.아주 먼과거의 어떤 시점에 인간을 감염시킨 바이러스가 DAF를 만드는 유전자를 단채 다시 새로운 숙주 흡충에 침입했는데 이 새숙주에 달고나온 그 DNA를 넘겨주었다는 것이다.어떤 경우든 이 분자는 흡충으로 하여금 우리의 혈액속에서도 편안하게 살 수 있도록 해주고 있다.
[1995년 기생충학자들은 빅토리아호수변에서의 파라독스를 해결했다.그 파라독스란 에이즈가 번창하는 지역에서 주혈흡충으로 인한 디스토마가 약화된다는 것이다.]
에이즈는 염증 T세포를 파괴한다.T세포가 사라짐에 따라 에이즈에 걸린 사람 모두에 톡소포자충과 같은 기생충이 날뛰게 된다.그러나 주혈흡충은 HIV하에서 억제되는 경향을 보였다.에이즈와 디스토마 둘다에 걸린 사람의 경우에 디스토마에 걸린 사람보다 더 적은 양의 알을 배출했다.
(74)이 역설은 주혈흡충이 숙주 밖으로 알을 배출하기 위해서 숙주의 면역계를 이용하고 있다는 사실에서 온다.면역계가 없다면 그들은 재생산할 수 없다.주혈흡충 암컷이 숙주의 혈관밖으로 알을 배출하면 알들은 인근의 대식세포를 자극하는 화학물질들을 분비하기 시작한다.알의 주문에 걸려든 대식세포는 종양괴사인자(TNF-α)라고 불리는 신호분자를 만들어낸다.TNF-α는 혈관의 벽을 느슨하게 함으로 더 많은 면역세포를 끌어모으는 기능을 한다.면역세포는 독성물질을 살포해서 이 알을 파괴할려고 한다.그러나 이 알은 아주 단단한 외피로 쌓여 있다.면역세포가 할 수 있는 것은 콜라겐의 외피로 그 알을 둘러싸는 것이다.
면역세포는 안으로 들어온 외래의 이물질을 제거할 목적으로 이 캡슐(육아종으로 불린다)을 만든다.예컨대 너의 엄지손가락에 가시가 들어오면 세포는 그 주변에 육아종을 만들고 그것을 피부표면으로 옮겨서 몸밖으로 배출한다.똑같은 것이 흡충의 알에서도 일어난다.이 흡충의 알을 담은 육아종은 혈관밖으로 옮겨진 다음 장관의 막 밖으로 옮겨진다.이것은 주혈흡충의 알이 원하는 그것이다.숙주의 몸밖으로 나와서 물속에서 부화되기 때문이다.말하자면 이 기생충은 돌파불가능한 장관의 벽을 뚫고 자신을 밖으로 내보내줄 운반기구로서 백혈구를 이용하고 있다.육아종내의 백혈구는 장의 소화액에 의해서 용해되지만 두꺼운 껍질로 쌓여있는 흡충의 알은 살아남아서 몸밖으로 배설된다.빅토리아호수의 파라독스는 여기에 있었다.에이즈가 흡충의 알을 밖으로 보내줄 면역세포를 파괴시켜 버린 것이다.
[바이러스와의 공생을 통해서 숙주의 면역계에 대항하는 종으로 기생벌Cotesia congregata가 있다.이것은 담배뿔벌레에 기생하는데 이 벌레는 담배,토마토 기타 작물들에 큰피해를 입히기 때문에 그 방제용으로 잘 연구되었다.]
(76)어미 기생벌은 알과 함께 일종의 혼합액을 숙주에 주입한다.이 액은 알의 생존에 아주 중요한데 알을 꺼집어내어 이 액체를 제거한 다음 다시 숙주에 주입하면 이 알은 숙주의 면역계에 의해 단번에 제거되고 만다.알은 이 액체속에 유영하고 있는 수백만개의 바이러스덕분으로 생존할 수 있다.이 바이러스는 다른 일반 바이러스와는 다른데 그것의 숙주인 기생벌의 유전자속에 이미 들어있다.기생벌은 자신의 염색체주변에 산재해 있는 바이러스의 유전적 코드와 함께 출생한다.수컷의 경우 유전지령은 이 산재된 형태 그대로 있다.그러나 암컷의 경우 번데기에서 탈피해서 성체가 되면 그 바이러스도 깨어난다.그것의 난소세포에서 바이러스의 게놈의 단편들이 기생벌의 DNA로부터 잘려져 나와 함께 재편집된다.바이러스의 생산을 지시하는 이 유전자와 이 바이러스는 난소세포의 핵안에 실리기 시작한다.(77)핵이 그 용량까지 채워지면 세포가 파열되면서 수백만개의 바이러스가 기생벌의 장궁안에 유영하게 된다.기생벌은 이 바이러스들을 담배뿔벌레에 대항하는 무기로서 사용한다.알과 함께 바이러스가 모충안으로 주입되면 바이러스는 수분안에 숙주세포안으로 침투하기 시작한다.바이러스는 숙주 DNA를 조작하여 정상적 상황에서는 뿔벌레에서는 볼 수 없는 이상한 단백질을 합성하도록 명령하는데 이것은 곧 그 벌레의 체강내를 가득 채우게 된다.이 단백질은 숙주의 면역계를 파괴한다.면역세포들은 이 기생충을 공격하지 않고 자기들 끼리 공격하여 파열된다.숙주는 에이즈에 걸린 사람처럼 면역적으로 무력하게 된다.이 바이러스의 도움으로 이 기생벌의 알은 부화되고 숙주의 방해없이 성장할 수 있다.
바이러스가 다른 유기체를 위해서 이 굳은일을 맡아 한다는 것은 어딘가 상궤에 벗어난 듯이 보일지 모른다.바이러스가 보호하고 있는 알내에는 어떤 바이러스가 숙주를 공격한다더라도 살아남을 수 있는 새로운 바이러스를 만들기 위한 지령이 들어있다.그리고 아마 이 바이러스를 그 숙주인 기생벌과 분리된 존재로 생각하는 것이 잘못일지 모른다.진실은 더욱더 기이한데 바이러스의 DNA가 기생벌의 DNA와 닮았다는 것이다.이 유사성은 유전된 것일지 모른다.즉 이 바이러스는 정상적 방법에서 벗어나서 유전자가 복제되고 저장되는 형태로 돌연변이된 기생벌의 DNA의 파편에서 기인하는것인지도 모른다.그렇다면 이 바이러스를 바이러스라고 부르는 것이 정확한 것이 아닐지 모른다.(77)그것은 기생벌이 자신의 DNA를 묶는 새로운 방식을 보여주고 있다.만일 이것이 사실이라면 기생벌은 자신의 유전자를 다른 동물의 유전자속에 삽입시켜 자신이 살기에 더 편안한 집을 만들 수 있다는 것을 의미한다.
이 기생벌은 다른 행성에서온 에얼리언처럼 보일지 모르지만 지구상에 존재하는 기생충들의 보편적인 특성이다.기생충은 숙주의 면역적 특이성에 대항해서 면역계와 싸울 방법을 찾아낸다.그들이 숙주를 죽여버릴 것인지 그 생명을 연장시켜줄 것인지는 어떤 것이 자신을 더 잘 복제할 수 있는가에 의존한다.
Ⅳ.현전하는 공포
(79)[레이 랭카스터는 기생을 일종의 퇴행으로 보았다.]
랭카스터의 잘못은 모든 기생생물체들에 대한 혐오감에서 나온 것은 아니었다.그 시대의 생물학자들은 따개비 Sacculina에 대해서 잘 알고 있지도 못했다.이 기생생물은 자유유영하는 유충에서 그의 생활을 시작한다.현미경으로 보면 이리저리 움직이는 다리들과 한쌍의 검은 광점을 가진 눈물방울처럼 보인다.(80)랭카스터시대의 생물학자들은 이 기생생물을 자웅동체라고 생각했지만 실제로는 암수의 성을 갖고 있다.암컷 유충은 처음에 게에 기생한다.다리에 감각기관을 갖고 있어 숙주의 냄새를 맡을 수 있다.
...
(81)게는 이 기생충에 봉사하기 위해서만 살아있는 새로운 종류의 생물체로 변하기 시작한다.그것은 더 이상 Sacculina의 성장에 방해가 되는 것은 할 수 없게 된다.그것은 더 이상 이 기생충이 사용해야할 자원을 감소시키는 탈피나 성장과 같은 것은 할 수 없게 된다.게는 포식자에 잡히면 다리를 자르고 달아날 수 있다.잘린 다리는 뒤에 재생된다.그러나 Sacculina에 감염된 게는 집게발을 잃더라도 그것은 다시 재생되지 않는다.건강한 게가 짝짓기하고 번식할 동안 기생충에 감염된 게는 그런 것에는 관심이 없이 계속해서 먹기만 한다.그것의 난소는 기생충에 의해서 제거되어진다.이러한 변화를 일으킨 것은 그 기생충이다.
거세되었음에도 불구하고 게는 식욕을 잃지 않는다.그것은 단지 기생충에게 봉사하기위한 것이다.건강한 암컷 게는 수정된 알을 복부 아래의 알주머니에 담고 다니면서 조류나 곰팡이가 꾀면 계속 긁어내면서 주의깊게 돌본다.게의 유충이 알에서 깨어나 세상으로 내보내야할 때 쯤이면 어미게는 높은 바위를 찾아 거기에 서서 알을 해류의 흐름에 실어 방출하기위해서 그의 집게발로 물을 휘저으면서 아래위로 움직인다. Sacculina가 게에 만들어놓은 혹은 알주머니가 있는 정확히 그 자리에 놓여져 있다.(82)게는 이 기생충의 혹을 마치 자신의 알주머니인 것처럼 다룬다...수놈 게도 이 Sacculina의 손아귀를 벗어날 수 없다.수놈은 복부가 암놈 보다 좁다.그러나 이 기생충에 감염된 수놈은 암놈처럼 알주머니 또는 기생충의 혹을 놓을 만큼 넓은 복부를 발달시킨다.감염된 수놈은 마치 알주머니를 가진 암놈인 것처럼 행동한다.그 기생충의 혹을 돌보면서 그것이 성장하면 그것을 방출하기 위해서 물결을 일으킨다.
다른 유기체의 몸안에서 살아간다는 것은 아주 엄청난 진화적 성취이다.그러나 Sacculina와 같은 기생생물은 그 이상의 것을 한다.그것은 숙주의 머리가 되어 그것을 제어해서 새로운 생명체로 변형시킨다.숙주는 인형극에서 인형이고 기생동물은 그것을 조정하는 손이다.
이 허수아비의 형태는 기생동물의 종에 따라,그리고 이 기생동물이 생활사의 특정단계에서 무엇을 필요로 하느냐에 따라 달라진다.기생동물이 숙주의 몸내에 안락한 공간을 확보했을 때는 음식이 일차적 관심사이다.담배뿔벌레의 몸안 방어체계가 기생벌의 바이러스에 의해서 무력화되면 기생벌의 알은 부화되고 성장하기 시작한다.이 때 기생벌은 주변의 영양분을 수동적으로 빨아들이기 보다 숙주가 음식을 먹고 소화시키는 방법을 변화시킨다.숙주에 기생벌들의 수가 많으면 많을수록 숙주의 덩치는 더 크게 성장하는데 정상크기의 2배에 까지 이른다.담배뿔벌레의 모충이 잎을 먹으면 기생벌은 그것을 소화시키는 방법을 바꾼다.정상적인 경우 이 뿔벌레는 섭취한 먹이의 상당한 부분을 번데기가 되었을 때를 대비해서 지방의 형식으로 비축한다.그러나 감염된 뿔벌레는 먹이를 당의 형태로 바꾸는데 이것은 기생동물이 급속히 성장에 당장 쓰일 수 있는 영양소이다.
기생동물은 숙주의 피와 살을 두고 숙주와 미묘한 경쟁관계에 있다.(83)숙주가 자신을 위해서 사용해야할 에너지가 기생동물을 성장시키는데 쓰인다.그러나 기생동물이 숙주의 뇌와 같은 중요기관을 파먹는 것은 어리석은 짓인데 그렇게 되면 숙주는 더 이상 어떤 먹이도 취할 수 없을 것이기 때문이다. 그래서 기생동물은 보다 덜 치명적인 기관을 먹이로 취한다. Cotesia congregata는 숙주의 비축지방을 훔칠 뿐 아니라 숙주의 생식기관을 파괴시킨다.숫놈 모충은 태어날 때 튼튼한 외피에 쌓여 있으며 음식으로부터 취한 상당한 에너지를 이 외피를 튼튼하게 하는데 사용한다.그러나 기생동물이 이 모충속으로 들어오면 이 외피가 엷어진다.거세는 기생동물들이 각자 독자적으로 찾아낸 전략이다.Sacculina는 게에게 그렇게 하며 흡충은 달팽이에게 그렇게 한다.알을 생산하거나 껍질을 만들거나 짝을 찾거나 새끼를 돌보는데 에너지를 사용한다면 기생충의 취할 에너지가 그만큼 줄어들것이기 때문이다.숙주는 유전적으로 말해서 일종의 좀비-주인을 위해서 봉사하는 시체-이다.
꽃조차도 기생동물을 위한 좀비가 될 수 있다.Puccinia monica라 불리는 곰팡이는 콜로라도산맥의 경사면에 서식하는 겨자식물내부에 기생한다.이 곰팡이는 이 겨자식물의 줄기 전체에 균사를 뻗어서 식물이 하늘과 땅으로부터 취하는 영양을 가로챈다.이 기생곰팡이가 재생산하기 하기위해서는 다른 겨자식물에 있는 곰팡이와 짝짓기할 필요가 있다.그렇게 하기위해서 곰팡이는 이 숙주식물이 꽃을 피우는 것을 차단시키고 잎들을 밝고 노란 꽃의 형태로 바꾼다.이 모조품은 그 산에 있는 다른 꽃들과 닮았다.가시광선에서 뿐만 아니라 자외선에서도 그렇게 보인다.이것은 숙주를 조작하여 달콤하고 끈적끈적한 물질을 만들도록 하는데 이것이 벌을 꾀이게 한다.이 속에는 이 기생곰팡이의 정자나 암컷의 생식기관이 들어 있다.벌은 이 모조꿀을 취하기 위해서 이 겨자식물에서 저 겨자식물로 옮겨 다니는 과정에서 곰팡이는 수정할 수 있게 된다.
(84)어떤 종의 기생벌은 그것의 숙주-양배추벌레의 모충-를 보디가드로 사용한다.기생벌의 유충이 성숙하면 양배추벌레를 마비시켜 그 배를 뚫고 나온다.그리고 나서 잎의 뒷면에 고치를 만든다.기생벌이 장을 다 파먹고 부화된 기생벌들의 유충으로 가득차 있음에도 불구하고 이 양배추벌레는 기력을 회복한다.그것은 이 기생벌을 다른 기생생물로부터 보호하기 위해서 이 고치위에 실을 자아 그물망을 짜고 그위를 자신의 몸으로 감싼다.다른 것이 가까이 다가오면 이 고치를 보호하기위해서 물어뜯고 독액을 발사하면서 격렬히 싸운다.기생벌이 고치에서 나오면 양배추애벌레는 자신의 임무를 다하고 죽게 된다.
[하루살이(mayfly)에 기생하는 선충의 경우 숙주의 성을 바꾸기도 한다]
선충은 물속에서 자유생활자로 살며 거기서 짝짓기하고 알을 낳는다.알이 깨어나면 그것은 하루살이의 유충을 공격한다.하루살이의 외골격을 뚫고 들어가 복강내에 자리를 튼다.(85)거기서 하루살이의 먹이를 가로채 먹으면서 성장한다.하루살이는 긴 날개를 가진 성충으로 변태하기전 까지 수중에서 오랜 유충생활을 보낸다.물밖으로 나오면 수놈들은 암놈들을 유인하는 거대한 구름을 만든다.
그 구름떼속에서 암놈과 수놈이 상대를 찾아내면 수면을 따라 나르면서 짝짓기를 시작한다.암수의 구분은 성기의 차이에서도 볼 수 있을 뿐 아니라(수놈은 짝짓기에 도움이 되도록 작은 걸쇠를 갖고 있다) 눈과 같은 신체기관의 차이에서도 찾아볼 수 있다.암놈은 양측면에 작은 눈을 갖고 있지만 수놈은 눈이 퉁방울처럼 부풀어 있어 머리 꼭대기에 닿을 정도이다.짝짓기가 끝나면 수놈의 임무는 끝난다.계곡에서 벗어나 죽을 장소를 찾는다.반면 암놈은 돌출한 바위를 찾기 위해서 계곡을 거슬러 올라간다.그 바위에 웅크리고 앉아 아래위로 흔들면서 알을 낳는다.그리고 죽음을 맞이 하는데 이 암놈이 선충을 몸속에 갖고 있다면 이때 선충은 하루살이의 배를 뚫고 나와 자신의 짝을 찾아서 자갈속으로 파고 들어간다.
이 선충의 전략에는 아주 큰 치명적인 약점이 있다.만일 그것이 하루살이의 수놈의 몸안으로 들어갔다면 풀속에 떨어질 것이고 그것으로 끝일 것이다.물로 되돌아갈 수 없기 때문이다.여기에 대해 선충은 해결책을 갖고 있는데 이것은 Sacculina를 연상시킨다.그것은 수놈을 擬似 암놈으로 바꾼다.선충에 감염된 수놈은 성숙하더라도 걸쇠형 성기를 갖지도 않고 퉁방울 눈도 갖지 않는다.선충은 이 하루살이를 암놈처럼 보이게 만들 뿐 아니라 암놈처럼 행동하게 만든다.물에서 멀어지는 대신 계곡으로 내려간다.그것은 기생충이 몸을 뚫고 나오는 동안 상상상의 알을 낳는 시늉을 한다.
(86)[기생동물에게서 숙주를 찾는 것은 아주 중요한 일이다.자유생활은 바로 죽음이기 때문이다.집파리속에 살고 있는 곰팡이는 이것을 잘 보여준다.곰팡이는 파리를 잎꼭대기에 올라가게 해서 아주 이상한 자세를 취하도록 한다.그 자세에서 곰팡이의 포자는 바람을 타고 잘 퍼져갈 수 있다.]
곰팡이와 같은 기생생물은 같은 종의 다른 숙주로 들어가기 위해서 그들의 숙주를 이용한다.그러나 많은 기생생물의 경우 게임은 더 복잡하다.일련의 여러종의 동물들을 통과해 가야한다.(87)숙주를 다음 단계의 숙주 곁으로 가도록 조작할 필요도 있다.델라웨어의 해변에는 개펄달팽이을 제1숙주로 fiddler crab을 제2숙주로 하는 흡충이 살고 있다.문제는 달팽이는 물속에서 살고 게는 해변가에 산다는 것이다.달팽이가 흡충에 감염되면 흡충은 그것의 행동을 변화시킨다.그것은 쉼없이 움직인다.그것은 해변가를 이유도 없이 오랫동안 어슬렁거린다.그것은 해변에 흡충을 흘리고 흡충은 게에 쉽게 접근할 수 있다.그것은 버스정류소에서 택시를 잡아타는 것처럼 간단하다.
숙주의 행동을 조작하는 흡충의 또 다른 종으로 Dicrocelium dendriticum 또는 란셋흡충(lancet fluke)으로 불리는 것이 있는데 이것은 유럽과 아시아의 초지에서 발견된다.그것은 암소나 여타 초식동물을 성충단계의 숙주로 한다.암소가 똥을 누면 알들이 밖으로 나온다.달팽이가 알을 삼키고 이 알은 달팽이의 장내에서 부화한다.장벽을 뚫고 나와 소화관에 정착한다.거기서 세르케리아의 세대가 만들어지고 이것은 다시 달팽이의 피부를 뚫고 들어갈려고 한다.달팽이는 얇은 점액층을 만들어 이 기생충의 침입을 막아볼려고 한다.세르케리아는 달팽이가 분비한 얇은막으로 둘러싸이게 된다.이것이 풀밭에 떨어진다.
다음 차례는 개미이다.개미에게 이 얇은 공은 아주 맛이 있다.그러나 이것과 함께 개미는 수백마리의 란셋흡충을 삼키게 된다.이 기생충은 개미의 몸안의 여러곳을 돌아다니다가 마지막에는 개미의 아래턱을 제어하는 신경다발이 있는 곳으로 이동한다.이때 까지는 모든 기생충이 같이 동행했다.그러나 신경다발에 도달한 다음 이 무리는 쪼개진다.란셋흡충의 대부분은 복강으로 돌아가 거기서 포낭을 형성한다.그러나 한두마리는 이 개미의 머리에 그대로 잔류한다.
저녁이 다가오고 공기가 차가워지면 감염된 개미는 무리에서 벗어나 풀잎의 꼭대기로 올라간다.곰팡이에 감염된 파리처럼 풀잎의 꼭대기에 자신을 고정시킨다.(88)그러나 란셋흡충의 목적은 곰팡이와 다르다. 곰팡이는 다른 동물에게 자신의 포자를 뿌릴 수 있는 투석기로서 파리를 이용한다.란셋흡충은 그것의 최종숙주인 포유류의 몸속으로 들어갈 수 있을 때만 살아남을 수 있다.감염된 개미는 풀 끝에 자리잡고 있기 때문에 지나가는 암소나 다른 초식동물이 풀을 띁을 때 쉽게 삼켜질 수 있다.개미가 소의 위로 들어가면 흡충이 포란에서 터져나와 소의 간으로 이동하고 거기서 성충으로 성장한다.
그러나 란셋흡충은 곰팡이처럼 시간의 경과를 잘 알고 있다.개미가 먹히지도 않은채 밤이 지나고 해가 떠오르면 흡충은 풀잎에 묶어 놓은 개미를 풀어준다.뜨거운 직사광선 하에서 개미가 익어버린다면 흡충도 동일한 운명을 맞이할 것이기 때문이다.다시 저녁이오면 개미를 풀잎 끝에 서게 한다.
인간에게 이러한 짓을 하는 기생충은 드물다.그러나 드물기는 하지만 이것을 잘 하는 기생충도 있다.메디나선충(guinea worm)은 물속에 유영하고 있는 요각류(copepod)의 몸안에 둥지를 튼채 초기생활을 보낸다.그 물을 마실 때 요각류가 몸안으로 들어오게 되는데 그것은 위산에 의해 용해되고 그속에서 메디나선충이 부화된다.그것은 장안으로 숨어들어와 복강에 구멍을 판다.거기서부터 짝을 찾을 때 까지 몸의 관련조직들을 돌아다닌다.2인치의 수놈과 2피트나 되는 암놈은 짝짓기를 하고 그리고 난 다음 수놈은 죽는다.암놈은 피부를 파고 들어가 다리에 도달한다.그동안 수정한 알이 발달해서 목적지에 도달할 때 쯤이면 알은 부화되어 암놈의 자궁안에는 유생들로 그득 차게 된다.
이 유생들이 성충으로 성장하려고 한다면 요각류로 들어가야할 필요가 있다.그래서 그들은 인간숙주를 조작하여 물가까이로 가도록 한다.성체 메디나선충은 인간의 면역계에 잘 적응되어 있다.(89)그래서 그것들은 손상받지 않고 몸을 통과할 수 있다.그러나 유생은 그 반대이다.이것은 면역세포가 신속히 반응해서 자신 주변으로 몰려들도록 한다.그래서 그 주변은 부풀어 오르고 물집이 생기게 된다.상처의 고통을 완화시키는 가장 손쉬운 방법은 그 부위에 차가운 물을 붓거나 웅덩이에 발을 담그는 것이다.이미 어미를 빠져나가 물집속에 모여있던 유생들은 다리를 물에 담그는 순간 거기를 빠져 나간다.어미도 이 물에 반응하여 유생을 더 많이 방출한다.이제 전에 와는 다른 방식의 방출이 일어나는데 아주 이상한 루트를 통해서이다.그것은 그 어미의 입이다.한번 숙주가 물속에 담글 때 마다 50만개의 유생 메디나선충이 어미의 식도를 통해서 입으로 토해진다.상처로 인한 숙주의 근육의 수축으로 해서 어미와 새끼는 상처밖으로 밀려나온다.이내 어미는 죽지만 유생은 새숙주로서 요각류를 찾아 물웅덩이를 돌아다닌다.
물이 귀한 곳에서 이 숙주조작은 가장 잘 먹혀 들어간다.그들의 숙주가 발견될 수 있는 곳에다가 인간은 이 메디나선충의 유충을 방출할 것이기 때문이다.메디나선충에 의해서 일어나는 드라쿤쿨리우스증(dracunculiasis)은 인간이 몰려사는 오아시스 추변에 흔하다.
메디나선충은 다음 숙주에 의해서 삼켜질 때 까지 첫 번째 숙주내에 머룰러 있는데 만족하는 기생충이다.그러나 어떤 기생충들은 이런 행운에 자신의 운명을 걸지 않는다.그들의 숙주들간에는 먹거나 먹혀짐에 의해서 규칙적 접촉이 항상 일어나고 있다.물어뜯는 곤충들은 인간이나 기타 척추동물을 찾아다니고 그들의 피를 마시는데 이것들은 우리들의 몸으로 들어올려고 하는 기생충들로 가득차 있다.이들이 기생충들을 잔뜩 담고있는 것은 우연이 아니다.
말라리아나 주혈사상충증(filariasis)은 모기에 의해서,수면병은 체체파리에 의해서,칼라아자르(kala-azar; Leishmania donovani에의한 질병)는 샌드파리에 의해서,river blindness는 검은파리에 의해서 전파된다.(박테리아와 바이러스가 함께 감염되어 서혜임파선bubonic plague,뎅그열dengue fever,기타 질병등을 퍼뜨린다.)이러한 기생충들은 곤충이 물어서 생기는 상처를 통해서 몸안으로 들어와 피부나 혈관안에 머무는데 이 피부나 혈관은 다음 숙주가 되는 곤충으로 들어가지 좋은 장소이다.(90)그러나 좋은 장소에 있다는 것만으로는 충분하지 않다.이 기생충들은 곤충으로 하여금 더 빨리 자신들을 전파시킬수 있도록 곤충의 행위를 변화시킨다.
흡혈은 쉬운 일은 아니다.모기가 너의 팔에 내려앉았을 때 혈관을 찾기 위해서 잠시동안 눈치채지 못하게 돌아다녀야 한다.다음에 너의 피부의 두터운 각질층을 관통해서 주둥이를 박아야만 한다.이것이 길어지면 찰싹 얻어맞고 혈흔으로 최후를 맞이할 가능성이 많아진다.모기가 피를 빨면 몸은 재빠른 응혈작용으로 대응한다.모기의 침주위의 혈소판이 증가하고 피를 딱딱한 덩어리로 만드는 화학물질을 분비하고 여기로 다른 혈소판들이 모여들게 한다.모기가 마시려 할 때 부드러운 칵테일은 걸죽한 밀크세이크로 변한다.모기는 여기에 대항해서 응고를 막는 화학물질을 침샘에서 분비한다.그 가운데 하나인 아피라제(apyrase)는 혈소판에 의해서 만들어진 아교성분을 분해하는 기능을 한다.그리고 또 다른 화학물질은 더 많은 피가 나올수 있도록 혈관을 넓히는 기능을 한다.
피를 빨 때의 이런 위험성으로 해서 모기는 대단히 조심스럽다.피를 빨기가 어렵다고 판단되면 재빨리 피부의 다른 부위로 이동한다.그러나 숙주가 말라리아를 갖고 있다면 내부 기생충이 그 숙주를 더욱 먹음직스러운 것으로 보이도록 모기를 유인한다. 또 말라리아는 인간의 혈소판의 작용을 방해해서 응고가 쉽게 일어나지 않도록 만든다.그래서 모기가 말라리아를 가진 사람의 혈관에 침을 꼽을 때 빨기가 더 쉽다.물론 피와 함께 말라리아원충은 모기속으로 옮아간다.
일단 모기안으로 옮아가면 또 다른 인간으로 이동할 때 까지 시간이 걸린다.모기의 장으로 이동해서 거기서 다른 말라리아원충과 짝짓기하고 증식한다.10,000개 이상의 오오키네트가 이 방식으로 10일안에 형성된다.그것은 스포로조이트로 발달해서 침샘으로 이동하고 여기서 인간의 몸으로 들어갈 최종적 준비가 완료된다.이 시점이 될 때 까지 모기가 피를 빠는 것은 기생충으로 보아서 아무런 이득이 없다.피를 빠는 동안 짓눌려 혈흔으로 변할 위험성이 그것을 통해 이득 보다 더 크다.그래서 원충은 이 기간동안 모기가 피를 빨지 않도록 최선을 다한다.(91)그래서 모기가 몸속에 오오키네트를 갖고 있을 경우 그렇지 않을 경우 보다 피를 빠는데 더 주저주저하고 조심스럽게 된다.
일단 기생충이 모기의 입안에 도달하면 기생충은 모기가 될수 있는한 많이 사람을 물기를 원한다.원충은 침샘으로 이동해서 항응고 분자 아피라제가 만들어지는 위치에 진을 친다.이때 아피라제의 공급을 차단시키는데 그렇게 함으로써 모기가 새로운 숙주에 침을 박을 때 피가 흘러들어오는 것을 더 어렵게 만든다.이렇게 되면 모기는 같은 양의 피를 마시기 위해서 더 많은 사람을 무는 수 밖에 없게 된다.그 결과 병든 모기는 건강한 모기가 하루밤에 두사람의 피를 빠는데 대해 그 2배인 4사람의 피를 빨아야 한다.더 많은 숙주에게 더 많은 피를 운반하는 병든 모기는 말라리아를 전파하는 훨씬 더 효과적인 방법이다.
말라리아원충은 포식자인 모기와 그 먹이인 우리를 접촉상태에 있도록 만든다...Leucochloridium paradoxum은 달팽이를 그 첫 숙주로 하고 곤충을 먹는 새를 그 최종숙주로 한다. [새가 달팽이를 먹이감으로 좋아하지 않을 경우는 새를 속여서 먹게 만든다]흡충은 달팽이의 촉수안으로 들어가서 새의 눈길을 끌도록 한다.이 기생충은 갈색이나 녹색 띠무늬를 갖고 있는데 투명한 달팽이의 촉수안으로 들어가면 새의 눈에는 나비모충처럼 보인다.새는 달팽이를 잡아먹는다.그러나 한배 가득 기생충을 들이켰을 뿐이다.
또 어떤 기생충은 더 명백히 눈에 띄도록 숙주의 피부색을 변화시킬 수 있다.어떤 촌충은 큰가시고기의 장에 들어가 수주일 동안 머문 다음에 새안으로 들어갈 때 물고기의 색을 오렌지색이나 흰색으로 바꾼다.이 기생충은 또한 새의 주의를 끌수 있도록 물고기의 행동을 바꾼다.보통은 가시고기는 새를 피해서 일정한 거리를 유지한다.그들은 물수면 훨씬 아래에 머문다.해오라기가 물밑으로 머리를 들여넣으면 그들은 멀리 튕겨나갈 것이고 해오라기는 먹을 기회를 놓치게 된다.그러나 가시고기가 촌충에 감염되면 몸이 뜨게 되어 수면 가까이서 헤엄칠 수 밖에 없게 된다.또한 겁이 없어져 새가 바로 옆으로 다가와 있는데도 먹이를 추적하기를 멈추지 않는다.
숙주를 먹이감이 되기 쉽도록 만드는 것만으로는 충분치 않다고 보고 숙주를 포식자의 주둥이앞에 밀어붙이는 경우도 있다.가시머리벌레(thorny-headed worm)의 경우가 그렇다.이 기생충들은 호수나 강에 살고 있는 무척추동물의 몸안에서 생활사를 시작한다.이것은 새의 몸에 들어가 성체가 된다. Grammarus lacustris라 불리는 갑각류는 연못이나 강의 수면 가까이에서 먹이를 찾는데 그것의 포식자인 오리와 같은 것이 다가오면 그곳에서 황급히 벗어나서 물밑 바닥으로 내려간다.그러나 가시머리벌레가 Grammarus lacustris의 몸안에 들어있으면 그것은 정반대로 행동한다.오리가 시야에 들어오면 빛에 대한 강한 충동을 느낀다.그래서 수면으로 올라간다.수면에 도달하면 바위나 식물에 부딪힐 때 까지 계속 휘젖고 다닌다.일단 무엇인가에 닿으면-그것이 오리일 경우- 그것의 입에 가서 부딪힌다.실제로는 자신을 오리의 입앞에다 갖다 바치는 셈이다.
Ⅴ.몸안에서 일어나는 대도약
(150)기생동물이 숙주에게 야기시키는 많은 짓들이 단순한 부작용이 아니고 진화에 의한 적응의 산물이라는 것은 정말 놀랍다.해악조차도 가끔은 적응적인 것이다.기생자가 숙주에 따라서 숙주에 가혹하기도 하고 관대하기도 하며 또 그중간 정도이기도 한 것은 이 문제와 밀접히 연관되어 있다.레시마니아는 목에 약간의 통증을 일으키는 정도일 수도 있지만 숙주의 종에 따라서는 그 얼굴을 파먹기도 한다.최근까지 기생충학자들은 기생생물이 숙주에 따라서 어떻게 그렇게 다른 결과를 일으키는지에 대해서 생각하지 않았다.(151)의사들은 치료약을 찾는데 바쁘고 진화생물학자들은 기생생물 보다 숙주에 더 관심이 있다.그들은 기생생물이 새숙주에 뛰어들어갔을 때 숙주에 많은 손상을 입힌다는 개념을 가지고 차잇점을 설명하고 넘어갔다.일단 자신을 잘 조정할 수 있는 기회를 갖게 되면 기생생물은 숙주에 대해서 점차 부드러워진다.
기생생물들이 우연히 낯선 숙주속으로 들어올 때 그것은 확실히 사실이다.유선팽창증(sparganosis)의 경우 중간숙주로서 요각류를 이용하고 개구리안에서 성체가 되는 촌충의 한종에 의해서 일어나는 질병이다.인간이 우연히 요각류가 들어있는 물을 마시게 되면 촌충은 장밖으로 탈출해서 그것이 개구리에서 볼수 있는 단서와 표지가 아무것도 없기 때문에 혼란스럽게 몸의 여기저기를 돌아다닌다.피부아래를 이리저리 왔다갔다 하면서 몇인치의 길이로 성장하면 이것이 지나간 자리를 따라 조직이 파괴되고 염증이 생기게 된다.만일 인간의 몸안에서 충분한 촌충을 발견한다면 그것들은 새로운 숙주에 더 적합한 새로운 종으로 진화할 것이다.그렇게 되면 숙주에 덜 피해를 일으키는 돌연변이가 자연선택에 의해서 충분한 보상을 받게 될 것이다.결국 숙주가 죽으면 같이 죽게 됨으로 성숙의 지혜는 관용을 가져온다.
1990년대에 들어와서 생물학자들은 이 개념을 테스트해볼 수 있게 되었다.독일의 진화생물학자 디이트 에버트Dieter Ebert는 물벼룩을 가지고 그것을 수행했다.물벼룩은 Leistophora intestinals라는 원충에 시달림을 받는데 이것은 장에 기생하며 설사를 일으킨다.에버트는 영국,독일,러시아로부터 물벼룩을 모아서 기생충에 감염되지 않는 상태에서 길렀다.다음 그들을 영국의 연못에서 살고 있는 Leistophora에 감염시켰다.
기생충에 관한 통상적 이론에 따르면 영국산 물벼룩만이 제대로 되어 갔어야만 했다. (152)Leistophora는 영국산 물벼룩안에서 가장 잘 번성하고 이론적으로 부드러운 공존이 만들어졌어야 했다.그러나 그 반대현상이 일어났다.영국산 물벼룩은 너무 많은 기생충을 담고 있었고 더 느리게 성장했고 더 적은 알을 낳았다.그리고 엄청난 수의 물벼룩이 죽었다.영국산 기생생물조차 영국산 물벼룩에 적응하는데 더 많은 시간이 걸려었다.그러면서도 여전히 독성을 갖고 있었다.
에버트의 이 발견은 생물학자들에게 놀라운 것이 아니다.그들은 숙주와 기생자간의 관계에 대한 수학적 모델을 만들었다.그들은 친숙성이 왜 증식을 떨어뜨리는지 그 이유를 찾을 수 있었다.자연선택은 더 많이 자신을 복제할 수 있는 유전자를 선호한다.기생생물이 숙주에게 항상 치명적이라면 이 세계에서 그렇게 성공적일 수 없을 것이다.그러나 숙주에 대해 더 관용적인 기생생물도 더 이상의 성공을 가질 수 없을 것이다.숙주로부터 얻는 것이 거의 없기 때문에 자신을 재생산할 수 있는 충분한 에너지를 얻을 수 없다.그래서 똑같이 진화적 막다른 골목에 도달하고 말 것이다.기생생물이 숙주를 다루는 가혹성-생물학자들이 독성이라고 부르는 것-은 일종의 타협이다.한편으로 기생생물은 숙주로부터 많은 것을 얻기를 원한다.그러나 다른 한편 숙주가 살아있기를 원한다.이 갈등사이의 균형점이 기생생물이 가하는 독성도의 최적값이다.그런데 이 최적값은 결코 약한 독성이 아니다.
독성이 작동하는 방식은 나방의 귀에 살고 있는 진드기에 의해서 잘 예증될 수 있다.나방은 반향해 오는 소리를 가지고 자신을 추적해 오는 박쥐에 대해서 항상 경계태세를 취하고 있다.박쥐가 보내는 초음파소리를 들으면 나방은 공격을 피하기 위해서 방해음파를 내보낸다.만일 진드기가 나방의 귀전체-내측,외측 전부-에 기생하고 있다면 많은 자손을 낳을 수 있는 충분한 공간을 가질 수 있을 것이다.그러나 그들이 지나치게 번성하게 되면 나방이 듣는데 사용하는 정교한 음파감지의 털이 손상을 입어 나방은 귀머거리가 될 것이다.그렇게 되면 박쥐를 피하는 것이 어려워진다.두 귀가 다 장애를 일으킨다면 그 나방은 끝장이다.
자연은 이 딜레마에 대한 두가지 해결책을 만들어놓았다.한 진드기의 종은 귀전체의 안팎에 다 기생한다.그러나 두 귀가운데 한쪽에만 기생한다.나머지 귀는 소리를 들을 수 있도록 손상시키지 않는다.또 다른 종은 두 귀에 모두 살지만 반드시 그 바깥쪽에만 산다.이 기생생물은 내이를 전용하는 것을 삼가고 있지만 그 때문에 귀를 먹게하는 진드기 보다 증식률이 떨어지고 감염효율도 떨어진다.
독성이론을 테스트하기 위해서 생물학자들은 실제세계의 기생생물이 어떻게 행동하는지에 대한 예측을 만들었다.중앙아메리카의 숲속에는 몇종의 선충류들이 말벌속에 기생하고 있다.이 말벌은 흔하지 않은 행태를 갖고 있다.암놈은 무화과나무의 꽃안에 알을 낳고 죽는다.꽃은 풍성한 과일로 변하고 이때 말벌의 알들이 깨어나서 그 유충이 무화과를 먹는다.그것들은 성체로 성장하고 그 과일안에서 짝짓기를 한다.암놈은 새로운 무화과나무를 찾아서 짝짓기를 하기 위해서 무화과나무를 떠난다.떠날 때 무화과의 꽃가루를 묻혀가고 새로운 꽃을 찾을 때 그 꽃을 수정시키게 된다.
이것은 식물과 동물간의 보기좋은 공생이다.무화과는 수정을 위해서 그 말벌을 필요로 하며 말벌은 새끼를 양육하기 위해서 무화과나무를 필요로 한다.그러나 이 보기좋은 장면에 기생충인 선충이 개입한다.어떤 무화과열매는 이 기생충으로 가득차있고 알을 가진 말벌 암컷이 떠날 준비를 할 때 선충은 거기에 편승하기위해 기어올라간다.말벌이 새로운 무화과나무에 도착할 때 쯤이면 선충은 그 몸속으로 파고들어가 그 내장을 파먹고 있다.말벌은 새무화과안에 알을 낳지만 선충도 말벌의 몸안에 알을 낳는다.말벌이 알을 낳기를 끝낼 때 쯤이면 말벌은 죽고 그 몸밖으로 6개정도의 새로운 선충들이 나온다.
말벌과 선충은 숙주-기생자로서 4천만년동안 같이 살아오고 있다.(154)말벌은 종에 따라서 알낳는 습성들이 상이하다.어떤 것은 다른 말벌이 없는 무화과에만 알을 낳는다.어떤 것은 다른 종의 말벌의 알옆에 알을 낳는 것을 꺼리지 않는다.독성이론은 무화과의 말벌안에 살고 있는 선충에 관해서 다음과 같이 예측한다.자신의 알만을 낳는 말벌을 감염시키는 선충은 숙주를 아주 신중하게 다루어야 한다.너무 급하게 약탈하게 되면 낳는 알의 수가 줄어들든지 아예 없을수도 있다.선충자신의 잠재적 숙주가 줄어드는 것이며 생존의 확률이 줄어든다.
이것은 여러종이 섞여 있는 말벌에 기생하는 선충에게는 타당하지 않다.선충의 새끼가 알을 깨고 나올 때 기생할 수 있는 다른종의 말벌을 항상 찾을 수 있다.선충이 숙주에게 어떤 짓을 하든 그것은 자신의 자손이 어떤 위험도 주지 않는다.그래서 이 기생충은 숙주에게 더 가혹해질 것이다.생물학자 에드위드 헤르는 무화과말벌을 파나마에서 십년동안 연구했다.11종에 대한 기록을 검토해본 결과 그것이 독성이론의 예측과 맞아 떨어진다는 것을 발견했다.독성이론에 대한 강력한 옹호인셈이다.
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(155)이 독성이론은 우리가 질병과 싸우는 방식의 변화를 요구하고 있다.HIV(Human Immunodeficiency Virus)는 선충처럼 퍼져나가기 위해서는 숙주에서 숙주로 옮아가는 것이 필요하다.만일 HIV의 균주의 이동이 용이하다면 그것은 현재의 숙주안에서 급속히 증식할 것이다.(그래서 독성이 더 강해질 것이다) 그것이 에이즈라는 역병이 전개되는 방식이다.많은 사람과 성적 관계를 갖는 집단에서 바이러스는 숙주의 면역계를 더 신속히 파괴할 것이다.콜레라는 비브리오균이라 불리는 박테리아에 의해서 야기되며 물을 통해서 감염되고 설사를 일으키게 함으로써 전파된다.물이 정수되어 새숙주를 감염시킬 확률이 낮아질 때 그 질병의 독성은 약화된다.위생시설이 미비된 곳일수록 그 박테리아의 독성은 커진다.
Ⅵ 내부로부터의 진화
[기생생물과 성의 진화]
(159)숙주가 자신의 유전자를 전달하는 것을 차단함으로써 기생동물은 집중적인 자연선택을 만들어왔다.기생동물이 숙주에서의 창조적 진화의 힘이라는 것을 다윈이 인정하기에는 그는 이 기생동물에 의한 상처가 너무 컸을지 모른다.[그는 10명의 자식을 보았는데 그 가운데 셋을 질병으로 잃었다.그리고 그도 비글호항해시 Trypanosoma cruzi라는 원충이 야기하는 샤가병Chagas disease을 얻었는지 모른다]
많은 진화들은 당신이 그것을 예상할 수 있는 곳에서 발생한다.즉 동물이 침입자로부터 자신을 방어하는 면역계 같은 곳.그러나 진화는 질병과 아무런 관련이 없어 보이는 것을 발생시킬수도 있다.성의 기원이 기생생물과 밀접한 관련이 있다는 가설에 대한 증거가 점차 늘어나고 있다.공작의 꼬리와 같은 수컷이 암컷을 유인하기 위해서 사용하는 여타의 장치들은 기생생물의 도움으로 주어진 것이다.개미에서 원숭이에 이르기 까지 동물의 사회조직을 만들어낸 것도 기생생물과 연관이 있을지 모른다.
기생생물은 생명의 출현이후 숙주의 진화를 구동시켜왔다.40억년전 유전자들이 느슨한 연대를 형성했을 때 기생유전자가 그것들을 이용했을 것이고 그것을 이용한 것은 다른 것 보다 자신을 더 신속하게 복제할 수 있었을 것이다.여기에 대응해서 초기의 유기체는 자신의 유전자를 보호하는 방식에서 진화했다.이러한 종류의 감시체계는 오늘날 우리몸의 세포속에서도 작동하고 있는바 이것은 기생유전자를 탐색하고 그것을 제어하는 것외에 다른 것은 하지 않는다.
다세포유전자가 진화했을 때 이것은 기생생물에 대한 좋은 표적이 되었는데 이것들은 풍부한 음식을 가진 크고,안정된 서식지를 제공해주었기 때문이다.그리고 다세포생명체는 새로운 종류의 기생형태와도 싸움을 해야했는데 자신의 세포의 일부는 유기체의 다른 부분을 희생해서라도 자신을 더 많이 복제할려고 시도하기 때문이다.(160)이 압력이 최초의 면역계의 진화로 이끌었다.그러나 숙주가 기생체에 대해 행하는 모든 단계에 대해서 기생체도 대응전략을 만들 수 있다.예컨대 면역계는 기생체를 더 쉽게 인지하고 죽일 수 있는 인지표를 기생체에 부착시킬수 있게 진화했다.그다음 기생체는 그 인지표를 떼어낼 수 있는 도구를 진화시켰다.거기에 대응해서 면역계는 계속 복잡해졌다.약 5억년전에 척추동물은 기생체의 특이성을 인지할 수 있고 그것에 맞춘 항체를 만들어낼 수 있는 능력을 진화시켰다.
이 진화적 공방은 아득한 옛날에 일어났던 것이 아니다.그것은 오늘날에도 일어나고 있으며 정확한 실험을 설계하면 그것을 눈으로 볼 수 있다.
(161)숙주와 기생자는 지속적 상승을 통해 공진화한다.(생물학자들이 군비경쟁이라고 부르는 것) 그러나 많은 경우에 이 진화는 회전목마와 아주 닮아 보인다.기생체는 시간이 지남에 따라 숙주를 인지하고,방어상의 약점을 발견하고,그속에서 번성하는 더 효과적인 수단을 찾아내는 방식으로 진화한다.그러나 숙주의 종도 유전적으로 동일하지 않다.제각기 한조의 유전자들을 가지면서 변형되어 있다.기생체도 그들 고유의 변형들을 갖고 있으며 그들중 어떤 것은 숙주의 특정한 성질에 대항해서 싸울 수 있다.시간이 지남에 따라 숙주의 특성에 대항할 수 있는 기생체의 특성이 출현한다.
생물학자들은 여기에 대한 수학적 모델을 만들었다.만일 어떤 형태의 숙주(이것을 A 라고 부르자)가 다른 형태의 것 보다 더 일반적일 때 그 형태에 적응한 기생체는 보다 밝은 미래를 약속받을 것이다.풍부한 숙주를 자원으로해서 자신을 복제하면서 도약할 수 있을 것이다.문제는 그들의 숙주를 죽이거나 무력화시킬 것이라는 것이다.세대가 흐름에 따라 기생체가 그들의 번성을 손상시킴에 따라 숙주A는 수가 줄어들 것이다.
기생체가 가장 많은 형태의 숙주에게 기울이고 있는 주의는 드문 형태의 숙주에게 잇점을 줄것이다.대부분의 기생체는 이 형태의 숙주를 공격하는데 서툴기 때문에 이들은 증식할 수 있는 기회를 잡게된다.숙주A가 감소함에 따라 또 다른 숙주 B가 번성하게 된다.숙주B에 적응한 기생체는 자연선택에 의해 보상을 받고 또한 증식할 수 있을 것이다.그 결과 숙주B의 숫자가 줄어들게 된다.이것은 다시 숙주 C가 기회를 잡게 될 것이고 이것은 다시 D,E..로 진행될 것이다.(162)생물학자들은 이것을 붉은여왕게임이라고 부른다.
"Now,here,you see,it takes all the running you can do,to keep in the same place"(이봐,같은 장소에 머물러 있을려면 계속 달려야 해)
from Through the Looking Glass by Lewis Carroll
[커티스 리벌리Curtis Lively는 성은 외관상 불리한 것으로 보임에도 불구하고 왜 성이 진화했을까에 의문을 가졌다.그는 이것이 기생체에 대한 적응을 통해서 진화했다는 해밀턴William Hamilton의 가설을 실험과 관찰을 통해서 입증했다.]
(163)리벌리가 성의 미스테리에 관해서 공부하고 있을 때 그것이 존재하는 이유에 대해 설명하는 그럴듯한 가설은 단지 몇가지 있었을 뿐이었다.그중 가장 많이 받아들여지고 있던 것이 "복권가설","엉킨 방둑가설"이라는 별칭을 갖고 있는 두 가설이었다.복권가설에 따르면 성은 불안정한 환경에서 생존에 도움이 된다는 것이다.숲속에서라면 동일한 클론들도 충분히 잘 적응할 수 있을 것이다.그러나 숲이 불과 몇세기 사이에 초지로 변한다면 어떻게 될까?성은 변이를 통해 변화하는 환경에서도 생존할 수 있게 해준다.
엉킨 방둑가설에 따르면 성은 자손이 복잡하게 얽힌 세계안에서 살아갈 수 있게 준비시키는 것이다.모든 환경공간은 생존을 위해서 다른 기술이 필요한 상이한 생태적 니체들로 되어있다.한 니체에 특수화된 클론들은 그 니체에서만 적응력을 가진 자손들만을 산출한다.그러나 성은 카드들을 뒤섞을 수 있고 자손들에게 다른 패를 건넬 수 있다."그것은 기본적으로 자손들로 하여금 다양한 자원들을 이용할 수 있게 하는 것이다."라고 리블리는 말한다.자원이 다양한 만큼 자손들은 먹이를 두고 서로 싸울 필요가 없고 (164)그래서 어머니는 더 용이하게 할머니가 될 수 있다.방둑가설은 이론안에서는 작동하지만 그럴 가능성이 별로 없다.상이한 조의 유전자들로 만들어진 상이한 종류의 신체들은 그것이 작동하기 위해서는 서로 완전히 구분되어져야 한다.그럼에도 이것은 그당시 지배적 이론이었다.
[뉴질랜드에서 그는 성에 대한 상이한 이론들을 테스트해 볼 수 있는 기회를 갖게 되었다.그러기 위해서는 같은 종이면서 유성생식과 무성생식을 함께 하는 대상이 필요했다.그래야만 둘의 대조를 통해서 성의 기능을 확인해 볼 수 있을 것이기 때문이다.]
다행스럽게도 뉴질랜드에는 리블리가 찾고 있던 안성맞춤의 종으로서 Potamopyrgus antipodarum이라는 달팽이가 있었다.호수,계곡,강등에 서식하며 1/4인치 가량의 크기이다.그종의 달팽이의 대부분은 처녀생식을 통해서 태어나는 똑같은 클론들이지만 (165) 일부는 암컷과 수컷으로 분리되어 있으며 성을 통해서 재생산한다.
리블리는 달팽이의 습성이 그들이 재생산하는 방식에 어떤 영향을 주는가를 알아보는데 착수했다.계곡에 살고 있는 달팽이는 갑작스러운 홍수를 만날 가능성이 있는 반면 호수에 살고 있는 달팽이의 삶은 대체로 평온하다.복권가설에 따르면 계곡의 달팽이는 불안정한 장소에서 살아가야 하기 때문에 유성생식을 선호할 것이다.얽힌 방둑가설에 따르면 다양한 니체들이 있는 호수가 더 경쟁이 심할 것이고 그런 상황에서는 수놈이 필요할 것이다.[유성생식이 선호될 것이다]
[그가 높은 산의 호수에서 수집한 그 종의 달팽이의 오른쪽 촉수아래에 페니스를 찾았다.그런데 거대한 정충처럼 보이는 것으로 꽉채워져 있는 것을 보고 당황했다.그는 이것을 기생충학자의 한 사람에게 우연히 보였는데 그는 그것은 정충이 아니고 벌레라고 말해 주었다.그 기생충학자는 그 기생충은 흡충인데 그 숙주인 달팽이를 거세하고 그속에서 증식해서 최종적으로는 오리에 기생한다고 설명해 주었다.거기다 그는 어떤 곳에는 달팽이는 이 기생충으로 가득차 있는데 대해 어떤 곳에는 기생충이 전혀 없다는 것을 덧붙혔다.]
리블리는 이 기생충이 그로 하여금 성의 지속에 대한 제3의 가설을 테스트해볼 수 있는 기회를 제공해줄 것이라고 생각했다.이 개념은 여러 과학자들에 의해서 여러 가지 형식으로 제시되었지만 윌리암 해밀턴에 의해서 완전한 형식으로 제시되었다.그는 숙주가 기생자와 붉은 여왕게임에 들어가면 기생자와 싸우는데는 클로닝보다는 성이 더 좋은 전략이라는 점을 밝혔다.
(167)리블리는 이 달팽이가 흡충에 감염되었는지의 여부를 조사해 보기로 했다...리블리가 여기서 명백한 패턴을 찾아내는데는 그리 오랜 시간이 걸리지 않았다.호수의 달팽이는 계곡의 달팽이보다 흡충에 더 많이 감염되어 있었다.그리고 가장 많은 수놈들이 있는 곳은 호수에서 였다.호수가 기생생물을 많이 가지면 가질수록 그 호수에는 수놈들의 수가 더 많다.이 3개의 패턴을 설명할 수 있는 유일한 가설은 붉은 여왕가설이었다.기생자들의 수가 더 많은 곳일수록 성의 진화의 압력은 더 높다.
[이것에 연관한 관련 증거들]
붉은여왕가설에 대한 가장 예상하지 못한 증거는 기생충 그자체로부터 왔다.숙주나 마찬가지로 기생충도 성을 갖고 있다.1977년 스코틀랜드의 과학자들은 기생충들이 왜 이런 번거러운 짓을 하는지 의문을 가졌다.리블리처럼 이들도 무성생식과 유성생식을 둘 다 행하는 대상을 찾았다.그들은 쥐의 몸안에 살고 있는 Strongyloides ratti라는 선충을 그 연구대상으로 택했다.쥐의 장내에 살고 있는 암컷은 수컷의 도움없이 알을 낳는다.쥐의 몸을 떠나서 그 알은 부화하는데 이 유충은 두가지 다른 형태로 출현한다.
(169)한 형태는 모두 암놈이다.그것은 다시 침투할 쥐를 찾으면서 시간을 보낸다.쥐의 피부를 뚤고 들어가 코에 도달하고 쥐가 냄새를 맡는데 사용하는 신경말단에 도달한다.그것을 따라 뇌로 들어간다.여기서 이 기생충은 항상 동일한 경로를 따라 쥐의 장으로 들어가 암놈클론을 만들기 시작한다.
이 선충의 또다른 형태는 흙속의 알에서 부화하고 거기에 머문다.이 유충이 성숙하면 암,수의 두성을 가진다.암놈은 수정된 알을 낳아 쥐의 몸으로 들어갈 새로운 세대를 탄생시킨다.요컨대 Strongyloides ratti는 무성과 유성의 두가지 생활사를 가진다.
스코틀랜드의 과학자들은 쥐의 면역계에서의 어떤 변화가 기생충의 재생산방식에 어떤 영향을 주는지를 조사해 보기로 했다.그들은 Strongyloides를 쥐의 몸속에 주입했다.그리고 쥐는 이 기생충에 대한 면역반응을 일으켰다.그다음 방충제를 주사해서 쥐의 몸속의 기생충을 제거했다.그 다음 이 쥐를 재감염시켰을 때 선충의 새로운 파도가 알을 낳기 시작했다.그런데 거기서 태어난 기생충들은 훨씬 더 많은 수가 성을 구비하고 있었다.또 다른 실험에서는 방사선으로 쥐의 면역계를 약화시키자 성적 재생산 보다 클론에 의한 재생산이 늘어났다.
이 실험은 Strongyloides가 무성생식을 더 선호하지만 건강한 면역계가 성을 가지도록 강요한다는 것을 보여주었다."너의 면역계는 기생자의 기생자이다"고 리블리는 말한다.
(171)해밀턴은 기생자가 진화의 구동력이라는 것을 발표한 얼마후 이 개념은 자연스럽게 또 다른 개념을 발생시킨다는 것을 깨달았다.성은 기생자에서 자신을 방어하는 것을 돕는다.그러나 그것은 그자체 문제가 있다.너가 암탉이라고 해보자.너의 유전자는 기생자와 싸우는데 아주 효과적으로 되어있다.너는 병아리를 낳기를 원하지만 그렇게 하기위해서는 수탉을 찾아야 한다.그리고 그 병아리의 유전자의 반은 수탉에서 오게된다.만일 기생자와의 싸움에서 무능한 유전자를 가진 수탉을 선택한다면 그 결과로 너의 병아리는 고통을 받을 것이다.너의 짝을 까다롭게 살펴보고 어느 수탉이 좋은 유전자를 가졌는지를 알아보는 것이 너의 임무이다.반면 수탉은 그렇게 까다로울 필요가 없는데 수백만개의 정자를 만들 수 있기 때문이다.반면 너는 고작 일생동안 수십개의 알을 만들 수 있을 뿐이다.
해밀턴은 수컷이 기생자와 얼마나 잘 싸울 수 있느냐를 결정하는 기준은 수컷의 자기과시(display)라는 것을 시사했다.병약한 구애자는 기생자와 싸우는데 자신의 노력의 대부분을 쏟아야 할 것이고 그 결과 남겨둘만한 자원은 아주 적을 것이다.(172)그러나 기생자를 효과적으로 제압할 수 있는 수컷은 암컷에 자신의 유전자의 건강성을 광고할 수 있는 충분한 여유 에너지를 갖고 있을 것이다.이 자기과시는 화려하고 과장되고 값비싼 것이어야만 한다.수탉의 볏은 바로 이러한 생물학적 건강진단서로서 쓰이고 있는지 모른다.그것은 수탉의 생존과 관련된 특정한 목적이 있는 것이 아니다.사실 그것은 수탉에게는 부담인데 그것을 붉고 풍성하게 유지하기 위해서는 그속에 테스트론(testosterone)을 주입해야 하고 그것은 면역계를 약화시키는 경향이 있으므로 기생자와 싸우는데 불이익이 된다.
기생자가 수탉의 벼슬을 창조한 것과 마찬가지로 극락조의 긴 꼬리깃털을 그릴 수도 있다.기생자는 지바뀌의 붉은 날개를 더 붉게 만들 수 있고,숫놈 가시고기의 몸에 밝은 점을 그려넣을 수 있고 귀뚜라미의 정낭을 더 크게 만들수도 있다.암놈이 수놈을 판단하는 모든 것이 이 기생자에 의해서 영향을 받는 것인지 모른다.
해밀턴과 죽(Zuk)은 1980년대초 이 개념을 발표하면서 간단한 테스트를 제안했다.많은 기생자들에 의해서 감염되어 있는 종의 구성원들은 그렇지 않은 구성원들보다 더 화려한 외모를 갖고 있을 것이다.이 가설에 따르면 박테리아나 바이러스는 수컷의 자기과시에 큰 영향을 주지 않을 것이다.그것들은 숙주를 죽이거나 아니면 숙주에 의해서 죽을 것이기 때문이다.첫번째라면 전시할 수컷이 남아있지 않을 것이고 두 번째라면 거기서 회복된 수컷은 더 강한 수컷과 구분되지 않을 것이기 때문이다.
(172)[여러 증거사례들;귀뚜라미cricket의 노래,큰가시고기stickleback의 반점,울타리도마뱀fence lizard의 발성기관,븕은색 정글닭red jungle fowl의 볏,목도리꿩ring-necked pheasant(암컷은 더 긴 쇠발톱spur을 가진 수컷을 선호한다.길수록 특별한 유전자조합을 갖고 있다는 것을 알아내었다.)]
암컷에의 구애방식이 수컷의 몸의 치장에 한정되어야할 필요는 없다.
[중앙아프리카의 말라위호수에 살고 있는Copadichromis eucinostomus,산란기에 집을 치장하여 암놈을 유인한다.]
(176)면역시스템도 중요하지만 이것은 최후의 보루이다.그것은 이미 성벽을 넘어 안으로 침투해 들어온 침입자를 상대로 싸우는 것이다.그보다는 침입자가 들어오는 것을 차단하는 것이 더 효율적일 것이다.진화는 그것에 따라 강요되는 것이다.숙주는 기생자와 싸우기 위해서 여러 가지 방식의 적응을 해왔는데 몸의 형태,행위,짝짓기 방법 심지어는 그 사회의 형태도 이것과 연관되어 있다.모든 것은 기생자를 원격적으로 제어하기 위해 고안된 것이다.
많은 곤충들은 기생자에 대항하기 위해 효과적으로 만들어져 있다.어린 유충의 경우 기생자가 알을 그 유충안에 낳지 못하도록 몸은 가시와 두꺼운 외피로 둘러쳐져 있다.어떤 종은 몸위에 움직이는 미늘들의 덤불이 덮혀있어 기생벌이 알을 낳기 위해 내려 앉을 때 그 덤불속에 엉켜버리도록 되어 있다.나비가 고치를 만들 때 나뭇가지에다가 가는실로 매다는데 이것은 기생벌이 산란관을 박을 때 흔들리게 해서 그것을 어렵게 하기 위해 고안된 것이다.
어떤 곤충들의 경우 이러한 장비만으로는 충분하지 않다.수천종의 개미들은 거기에 상응하는 수천종의 기생파리들에 의해서 시달린다.이 기생파리는 개미가 만들어 놓은 굴위에 진을 치고 있다.파리는 적당한 개미가 밑으로 지나가면 직강하해서 개미의 머리와 몸통의 연결부위에 산란관을 꼽는다.재빨리 알을 놓는데 그러면 이 구더기는 개미의 몸안으로 파고 들어가 (177) 개미의 머리로 간다.이 유충은 살을 파먹는다.이것이 머리로 가는 이유는 개미의 경우 살집이 가장 많은 데가 머리부위이기 때문이다.여타 동물의 뇌수가 채워져 있는 두개골과는 달리 개미의 머리는 뉴런들이 느슨하게 엉켜 있을 뿐이고 그 외 공간은 아래턱을 구동시키는 근육이 자리잡고 있다.구더기는 신경부위를 주의깊게 피하면서 이 근육들을 파먹는데 결국 개미머리는 이 구더기로 가득차게 된다.어느날 개미에게 무서운 종말이 다가온다.기생충이 머리와 몸통사이의 연결부위를 끊기 시작한다.그러면 개미의 머리는 다 익은 오렌지처럼 땅으로 툭 떨어진다.머리없는 몸통이 굴러다니는 사이 이 파리는 다음 단계로 들어가 번데기를 형성한다.다른 곤충들은 자신의 번데기를 비바람과 배고픈 포식자앞에 방치해야 하지만 파리는 개미머리의 튼튼한 요람속에서 안락하게 성장해 간다.
이 개미는 너무 파괴적이어서 개미는 그것들에 대한 방어전략을 진화시켜왔다.어떤 것은 파리를 보면 재빨리 달아나고 어떤 것은 멈추어서서 머리를 격렬하게 도리깨질한다.만일 파리가 내려앉으면 머리를 뒤로 홱 재껴서 산란관을 박기위해서 머리와 몸통사이에 와있는 파리를 뭉개뜨려 버린다.
수확개미leaf-cutting ant의 경우 기생충이 그들의 사회적 구조를 변형시켰다.이것은 초식동물에 가깝다기 보다 농부에 가깝다.
(178)수확개미의 일개미집단은 잎을 집으로 나르는 큰개미와 개미농장을 돌보는 작은 개미로 나누어진다. 큰개미가 잎을 집으로 나르는 동안 작은 개미가 잎위에 타고 있는 것이 목격된다.곤충학자들은 왜 이 작은개미가 이런식으로 시간을 허비하는지 의아해 했다.이 이상한 행동은 기생충을 막기 위한 것이다.잎위에 타고 있다가 기생파리가 큰개미에 접근하면 다가가서 좇아버리든지 죽여버린다.
큰동물의 경우도 기생파리와 씨름하고 있는 개미 만큼은 아니라 하더라도 기생충과의 싸움은 아주 격렬하다.포유동물들은 피를 빨거나 피부에 알을 까는 이lice,벼룩flea,진드기tick,말파리botfly,나선구더기screwworm,쇠파리warblefly 등에 의해서 끊임없이 시달린다.여기에 대한 대응으로서 포유동물은 groomer(털손질하기)를 발달시켰다.가젤이 꼬리를 철석이는 것,옆구리를 코로 비비는 것 등이 한가로운 풍경처럼 보일지 모르지만 침입자에 대항하는 느린 동작의 싸움이다.가젤의 잇빨은 갈퀴처럼 되어 있는데 이것은 씹는데 도움이 되는 것이 아니라 이,진드기,벼룩 등을 긁어 내는데 유용하다.이들은 이런 털손질을 가려울 때만 하는 것이 아니고 규칙적으로 행한다.
또 동물의 사회조직은 기생충을 차단하는데 도움이 될 수 있다.
(179)기생충은 동물들에게 매너를 가르칠 수도 있다.기생충은 상처에 알을 낳기 때문에 무리사이의 격렬한 싸움은 생존에 해롭다.
(181)[식물의 기생충과의 싸움,화학전과 연합전술]
식물이 기생충에 의해서 공격받을 때는 독성의 화학물질을 만들어서 대항한다.그러나 그것은 또한 구원신호를 보내는 방식으로 싸운다.나방이 잎을 씹으면 식물은 그것을 지각하고-감각신경에 의한 것은 아니지만 그렇지만 지각한다-특정한 화학물질을 공기속에 분사한다.이 냄새는 기생벌에게는 향기와 같다.이것들은 숙주를 찾아 다니고 있기 때문에 식물이 내는 이 냄새에 의해서 강하게 유인된다.그것은 냄새의 유도에 따라 상처난 잎에 다다르고 거기서 모충을 발견하고 거기다 알을 낳는다.식물과 기생벌간의 신호는 정확한 타이밍을 가질 뿐 아니라 아주 정확하다.식물은 어떤 종의 모충이 거기서 잎을 갉아먹고 있는지를 정확히 지각하고 거기에 맞춰 적절한 분자를 공기속에 방사한다.기생벌은 자신이 찾고 있는 숙주에 대한 신호에만 반응한다.
(182)동물들도 가끔 먹이를 바꿈으로서기생충에 대항한다.식사량을 줄인다.면역계를 자극한다.
감염에 대항하기 위해서 평소에는 먹지 않던 특정한 식물을 먹는다.[약리 효과] woolly bear 라는 종은 평소에는 루피너스씨(lupine)를 즐겨 먹는다.그러나 기생충에 감염되면 hemlock이라는 미나리과의 독초를 먹는다.약은 동물들사이에 광범위하게 퍼져 있다.
(184)[만일 숙주가 감염되면 그의 혈족을 구하기 위해 최선을 다한다]말벌의 일벌은 꽃과 꽃사이를 날라다니며 꿀을 집으로 날라온다.밤에 수천마리의 날개짓에 의해서 따뜻한 보온이 유지되고 있는 집에서 쉰다.기생파리는 말벌을 공격하여 그의 몸에 알을 낳는다.기생파리는 말벌의 몸안에서 성숙하는데 보온이 잘된 말벌의 벌집에서라면 그것의 신진대사는 급격히 빨라져서 10일만에 성장한다.숙주에서 빠져나온 기생파리는 그 집안의 다른 말벌들을 감염시킬 것이다.그러나 대부분의 기생파리들은 그런 호사를 누릴 수 없는데 숙주가 이상한 행동을 하기 때문이다.감염된 숙주는 집으로 들어가지 않고 밖에서 밤을 지샌다.차가운곳에 있음으로서 이 일벌은 기생파리의 성장을 늦춘다.그것이 그의 수명을 연장하는 결과를 가져온다.그 파급결과는 숙주가 죽기전에 기생파리가 성장을 끝낼 수 없다는 것이다.이런 방식으로 말벌은 이 질병이 벌집안으로 번지는 것을 막는다.
[종의 분지와 기생생물의 역할]
(185)다윈이 종의 기원을 쓰기에 착수했을 때 자연선택이 어떻게 작동하는가를 이해하는 것은 그의 궁극적 목적이 아니었다.그것은 단지 종의 기원을 설명하기 위한 목적을 위한 한 수단이었다.40억년에 걸친 분지와 성장의 결과 오늘날 생명의 나무는 절정에 이르렀다.과학자들은 160만종을 확인했는데 이것은 지구 전체종의 일부이며 훨씬 더 많은 종이 있을 것으로 여겨지고 있다.다윈은 이 다양성이 어떻게 생겨날 수 있는지를 알고자 했다.그러나 그 답을 발견하기에는 그 당시의 생물학적 지식이 충분하지 않았다.(186)이제 과학자들이 유전법칙을 이해하고 유전자가 세대를 통해서 어떻게 흥하고 쇠락해지는지에 대해 더 잘 이해하게 됨에 따라 종이 실제 어떻게 발생하는가에 대한 답에 보다 가까이 다가가고 있다.그들은 숙주와 기생자간의 경쟁이 중요하다는 것을 다시한번 발견하고 있다.그것이 생명의 나무의 그 울창함을 설명해줄지 모른다.
새로운 종의 출현은 고립을 통해서 일어난다.빙하가 한무리의 쥐를 그종의 나머지와 분리시키자 수천년의 세월에 걸쳐 돌연변이가 일어나서 나머지 무리와 닮지 않게 만들었고 그것들과의 생식도 불가능하게 만들었다...
기생생물의 생활이 새로운 종을 출현시킨다.기생생물은 숙주의 한 후미진 곳에 적응할 수 있다.그것은 장일수도 있고,심장일수도 있고,뇌일수도 있다.어떤 물고기의 아가미속에는 12종의 기생충이 살고 있으며 그들간의 경쟁이 일어나지 않도록 서식구역이 세밀하게 구분되어 있다.특정한 숙주종에 특수화돤다는 것은 기생생물들을 더욱더 다양하게 만든다.많은 기생생물들은 붉은 여왕의 통제하에 있다.많은 다양한 숙주들을 더 선호하는 기생생물은 마치 다면기를 두고 있는 기사처럼 숙주 모두와 붉은 여왕게임을 시도하지 않을 수 없다.만일 다른 기생생물에 한 숙주만 선호하게 하는 돌연변이가 일어난다면 모든 진화적 노력은 그 숙주에만 집중될 것이다.숙주의 개체군들이 충분히 고립될 수 있다면 그 숙주는 전체 종일 필요도 없다.
(187)동물의 대다수는 기생생물이다.
기생생물이 숙주의 다양성을 낳았다는 것은 이제 분명해지고 있다.기생충은 똑같은 방법으로 전종을 공격하지는 않는다.특정 지역에 있는 기생생물들은 숙주 유전자의 국지적 세트에 적응한 개체군들에 맞춰 특수화된다...이 숙주개체군들이 그들에 적응한 교활한 기생생물과 싸워가는 과정에서 그 숙주들은 유전적으로 동종의 나머지 개체들과 구분되게 된다.
(188)그러나 이것은 기생자가 그들의 숙주를 새로운 종으로 만들어가는 여럿 방법들 가운데 하나일 뿐이다.예컨대 예컨대 유전적 기생은 숙주의 진화를 가속화시킨다.진화를 위해서 유전자는 새로운 배열을 취해야만 한다.이러한 돌연변이는 자주 발생하고 있다.그것은 외부의 우주선이 우연히 DNA에 조사되어 일어날 수도 있고 세포의 분할과정에서 유전자의 교차로 인해 발생할 수도 있다.그러나 유전적 기생자가 작용하면 이 과정은 더 빨라진다.이 기생자가 한 염색체에서 다른 염색체로 뛸 때 그것은 자신을 새로운 유전자의 중간에 자신을 끼어 넣을 수 있다.보통은 이러한 랜덤한 유전자부호열이 문제를 일으키겠지만 가끔은 좋은 결과를 낳을 수도 있다.중간에 끼어든 유전자가 새로운 일을 할 수 있는 단백질을 만들 수 있다.이 유전적 기생자의 맹목적 끼어들기가 다른 기생생물들에 대항해서 더 효과적으로 싸울 수 있도록 하는 것 같다.T세포와 B세포상의 수용기를 만드는 유전자는 유전적 기생자에 의해서 돌발적으로 만들어졌으리라는 것을 시사하는 것이 있다.
일단 유전적 기생자가 숙주안으로 들어와 자리를 잡으면 그것은 자신의 숙주를 그 숙주가 속한 종과 단절시킬 수 있다.유전적 기생자는 숙주의 게놈속으로 들어와 세대가 계속됨에 따라 수천개의 유전좌에 자신을 끼워 넣는다.시간이 지남에 따라 그 기생자를 담고 있는 숙주는 고립된 개체군이 되어 그들 사이에만 증식이 가능하게 된다...이 과정을 통해서 새로운 종이 만들어진다.
(189)기생자가 새로운 종을 만드는 또 다른 방법은 숙주의 성생활을 흩뜨리는 것이다.Wolbachia라 불리는 박테리아는 지구상의 15%에 이르는 곤충들속에 기생하고 있다.그것은 숙주의 세포속에 사는데 새로운 숙주를 감염시키는 유일한 방법은 암컷의 알에 집락을 만듬으로써이다.볼바키아가 들어있는 알이 수정되어 그것은 볼바키아에 감염된 채 성장한다.
그러나 이러한 생활방식에는 문제가 있다.만일 볼바키아가 수놈속에 들어있을 경우 이것은 막다른 골목이다.감염시킬 알이 없기 때문이다.그것은 감염된 수놈을 조작하여 볼바키아를 갖고 있는 암놈과만 짝짓기할 수 있도록 한다.감염된 수놈이 건강한 암놈과 짝짓기하면 그 자손은 모두 죽을 것이다.볼바키아는 기생벌의 종류에 따라 다른 전략을 사용한다.보통은 수정된 알은 암놈이나 수놈이 되지만 볼바키아에 감염된 기생벌은 단지 암놈이 되고 이것은 암놈만을 낳을 수 있다.
이 모든 경우에 볼바키아는 감염된 숙주를 감염되지 않은 숙주와 유전적으로 분리시킨다.새로태어난 숙주는 볼바키아를 갖고 있는 부모의 자손이든지 갖고 있지 않은 부모의 자손이든지이다.이처럼 생식장벽을 만듬으로써 기생자는 새종을 만들어낼 수 있다.
Ⅶ.인간이라는 숙주
(191)기생생물은 우리가 만든 세계속에서 살아가야하지만 그 반대도 또한 참이다.그들은 우리가 살고 있는 이 생태계를 만들어 왔으며 우리 자신을 포함한 숙주의 유전자들을 수십억년동안 조성해 왔다.
얼마나 정교하게 기생자들이 우리를 만들어내는지 놀랍다.면역학자들이 항체를 연구하기 시작했을 때 이 항체들을 몇가지 카테고리로 나눌 수 있다는 것을 발견했다.어떤 것은 경첩달린 가지를 갖고 있고 어떤 것은 5개의 가지를 가진 별형상으로 되어있다.이 항체의 각각의 유형들은 특정한 종류의 기생생물들에 맞춰 진화한 것이다.면역글로불린A는 인플렌자바이러스등 바이러스에 대항해서 만들어진 것이고 별형상의 M은 연쇄구균이나 포도상구균을 그 가지로 꽉잡을 수 있도록 고안되어 있다.
면역글루불린E(IgE)라는 기이한 작은 항체가 있다.과학자들이 이것을 발견했을 때 그것의 용도를 알 수 없었다.그것은 대부분의 사람의 몸안에서 거의 탐지할 수 없는 농도로 존재한다.(192)그러다가 건초열,천식,또는 여타의 알레르기 반응을 일으키면서 몸안에 갑작스럽게 크게 증가한다.면역학자들은 이 IgE가 어떻게 이 반응을 촉발시키는가를 연구했다...
알레르기는 그 목적이 없기 때문에 면역학자들은 IgE를 면역체계상의 결함으로 보아왔다.그러나 그후 면역학자들은 IgE가 기생충과 싸우는데 유용할 수 있다는 것을 발견했다.
기생충은 우리 몸속에 살고 있는 다른 기생생물과 다르다.우선 그것은 크고 그 외피도 단세포생물체에 비해서 훨씬 복잡하다.그 결과 면역계는 그것들에 대항해서 IgE를 이용하는 새로운 전략을 고안했다.그것이 어떻게 작동하는지는 완벽하게 해명되지 않았지만 기생충의 종류에 따라 달라진다.(193)잘 연구된 것으로 Trichinella가 있는데 이 기생충은 숙주의 근육세포안에서 성장해서 그것이 다른 동물에게 먹힐 때 새숙주속으로 들어간다.그것은 장의 돌기를 뚫고 숙주의 장안으로 들어간다.장막에 포진하고 있던 면역세포는 기생충의 외피단백질을 수집하여 장 바로 뒤에 있는 림프절로 간다...
이 때 B세포는 IgE를 포함한 항체를 만든다.이 항체들은 소장의 표면에 넓게 포진해서 Trichinella가 뚫고 들어오지 못하도록 보호막을 만든다.동시에 비만세포가 활성화되어 갑작스러운 발작을 일으켜 소장안에 엄청나게 많은 체액을 분비한다.기생충은 소장안에 자신을 고정시킬 곳을 찾지 못한채 몸밖으로 씻겨 나가게 된다.
기생충들에 대한 이 정교한 전략은 우리의 조상이 6천만년전 나무위를 뛰어다니기 훨씬 전에 있었던 것이다.
[인간의 진화와 기생충의 적응과정에 대한 서술]
(195)주흡혈충에게는 농경은 있을 수 있는 가장 최상의 환경이었을 것이다.동남아시아에서 사람들이 관개시스템과 논을 만들자 거대한 새로운 서식지가 흡충의 숙주인 달팽이에게 열렸다.그리고 논에서 일하고 있는 농부는 항상 손쉽게 접근할 수 있는 대상이었다.(196)박테리아와 바이러스는 도시안의 밀집된 더러운 환경에서 사람과 사람사이를 이동할 수 있다.무엇보다 좋은 조건은 말라리아원충에게 주어졌다.말라리아를 운반하는 모기는 해빛이 비치는 고인 웅덩이에 알을 낳는다.농부들은 숲을 개간함으로써 바로 그런 웅덩이들을 만들어주었다.엄청난 수로 증식한 모기는 그들의 조상 보다 훨씬 더 쉽게 자신의 표적물을 찾을 수 있게 되었다.사람들은 낮에 밭에서 일하고 밤이면 함께 모인다.
기생충은 우리의 진화를 만들어 왔다...말라리아는 우리의 몸에 기이한 커다란 변화를 야기시켰다.원충이 먹는 헤모글로빈은 알파와 베타라는 두 연쇄로 되어 있다.알파연쇄를 만드는데 2가지 유전자가 필요한데 하나는 아버지로 부터,하나는 어머니로부터 온 것이다.베타연쇄도 마찬가지이다.헤모글로빈 유전자들의 어느 하나에 돌연변이가 일어나도 그것은 인간의 혈액에 손상을 주게 된다.베타연쇄에서 일어나는 돌연변이는 겸상적혈구빈혈증이라는 유전적 질병을 일으킨다...
겸상적혈구 빈혈증에 걸린 사람은 그 유전자를 자손에게 전달하기 어렵다.이것은 이 질병이 극도로 희소해야한다는 것을 의미한다.그러나 미국내 흑인들의 4백명에 1명꼴로 겸상적혈구빈혈증을 갖고 있으며 10명에 1명이 이 결함유전자의 한 쪽을 갖고 있다.(197)이것이 이러한 높은 빈도로 남아있는 이유는 그것이 또한 말라리아에 대한 방어이기도 하기 때문이다...
겸상적혈구 빈혈증은 인간과 말랄리아간의 투쟁에서 만들어진 몇가지 혈액성 질병가운데 하나일 뿐이다.[난원형적혈구 증가증ovalocytosis,지중해빈혈증thalassemia](198)이러한 것들은 자연백신이다.
이것이 인간의 본성에도 영향을 주지 않을까하는 생각이 든다.암닭이 수탉을 선택하듯이 여자도 기생충에 방어능력을 가진 남자를 선택하는 것일까?1990년 Bobbi Low는 흡충과 같은 기생충이 만연한 지역에서의 결혼제도를 연구했다.기생충의 부담이 크면 클수록 일부다처제가 나타나는 경향이 있다.기생충이 많은 지역에서 기생충이 없는 남자는 높은 가치를 갖는다.남자는 수탉의 볏을 갖고 있지 않지만 무성한 구렛나루와 넓은 어깨를 가지는데 이것의 크기는 테스토론이라는 호르몬이 만들어내는 것이다.
(200)[기생충은 인간의 정신의 진화를 구동시키는데 어떤 역할을 하는 것일까?]
영장류의 grooming과 기생충에 대한 대응
영장류의 약초채집과 치료행위
(202-202)1955년 Paul Russell는 Man's Mastery of Malaria라는 저서에서 아주 많은 생명을 앗아간 말라리아가 현대의학의 힘에 굴복하게 되었음을 선언했다.럿셀은 이것 때문에 인구증가가 가속될지도 모른다는 우려로서 책을 끝맺고 있다.
44년이 지난 지금 12초마다 한사람꼴로 말라리아로 죽고 있다.이 사이에 유전자의 구조를 해명하고 세포를 세세히 들여다 볼 수 있게 되었고 유전자가 어떻게 발현하는가를 단계적으로 이해하는 수준으로 과학이 발달했지만 아직 말라리아는 인간사이에 여전히 널리 유행하고 있다.
사실상 아주 많은 다른 기생충들이 여전히 많이 있다.미국인과 유럽인이 익숙한 박테리아와 바이러스외에 원충과 여타의 기생동물들이 여전히 인간의 숙주안에서 번성하고 있다.인간의 수보다 더 많은 장내 기생충들이 인간의 몸속에 있다.상피증을 일으키는 기생충인 사상충에 지금 1억 2천만명이 감염되어 있다.주흡혈충에 의해 일어나는 질병인 디스토마에 감염된 자가 2억에 이른다.샤가병을 일으키는 트리파노좀은 지역적으로 한정되어있음에도 불구하고 2천만명 이상의 사람들이 감염되어 있다.
기생충이 야기하는 이 뚜렷한 징표들은 몇가지 이유로 간과되어 왔다.그 하나는 이런 질병들은 가장 가난한 나라의 가난한 사람들에게서 일어난다는 것이다.또 다른 이유는 이 질병은 명백한 치명성을 갖고 있지 않다는 것이다.1억3천만명이 십이지장충(hookworm)에 감염되어 있지만 실제 사망자는 매해 6만 5천만명 정도이다...
(204-205)미국인들은 이제 더 이상 이러한 기생충들에 대해서 우려하지 않는다.그러나 이것은 누군가가 마법의 탄환을 발견했기 때문이 아니다.기생충들이 수천세대동안 행해온 그 생활사를 단절시키는 공중위생의 꾸준한 개선으로 인한 것이다.
[메디나선충의 생활사를 단절시키는 위생대책,자연과 융합하는 방제법들]
(207)기생충이 오늘날도 그렇게 번성하고 있는 이유는 그들이 진화한다는 것이다.기생충은 진화의 막다른 골목이 아니다.그들은 계속해서 새로운 환경에 적응하고 있다.말라리아는 우리를 진화시킬 뿐 아니라 우리에 적응해서 자신을 진화시키고 있다.
1950년대 이전에는 말라리아에 감염된 사람은 클로로퀸chloroquine 몇 알로 구제될 수 있었다.클로로퀸은 원충의 음식을 독으로 변화시킴으로 말라리아를 치료한다.원충이 적혈구속의 헤모글로빈을 먹을 때 기생충은 철이 풍부한 핵을 남겨 놓은 채 그 분자의 가지를 친다.이 핵은 원충에게 위험한데 원추의 막에 들어붙어 분자들의 출입을 파괴하기 때문이다.기생충은 이 독을 2가지 방식으로 중화한다.그 분자의 약간을 무해한 헤모조인(hemozoin)으로 바꾼다.그것은 그 나머지를 더 이상 막에 반응하지 않을 때 까지 효소를 가지고 처리한다.
클로로퀸은 헤모글로빈의 핵이 기생충에 의해 중화되기전에 이 핵과 결합한다.이렇게 되면 형태가 바뀌어 이것은 헤모조인연쇄의 끝과 맞지 않게 된다.그러면 기생충의 효소는 더 이상 그것에 반응할 수 없게 된다.대신에 그것은 원충의 막에 들어붙어 그것에 구멍을 낸다.원충은 더 이상 자신에 필요한 칼륨을 안으로 뽑아들일 수 없고 불필요한 것을 밖으로 배출할 수 없게 된다.
그러나 지금 클로로퀸내성 말라리아가 번성하고 있다.1950년대 말에 2종의 클로로퀸내성 기생충이 생겨났는데 하나는 남미에서 다른 하나는 동남아시아에서이다.(208)연구자들은 이것이 정확하게 어떻게 생겨났는지 이해하고 있지 못하다.클로로퀸이 기생충의 내부로 깊숙이 들어오기 전에 그것을 차단하는 돌연변이 단백질을 만들어낸 것이 아닌가 생각하고 있다.이것은 이전에도 이 기생충속에 존재했지만 뚜렷한 기능없이 잠복해 있다가 클로로퀸의 항생제에 의해서 자연선택된 것으로 보인다.
1950년대에 시작해서 클로로퀸을 차단할 수 있는 기생충은 인간의 몸속에 번식할 수 있는 많은 공간을 갖고 있었다.해가 지남에 따라 이 원충의 돌연변이의 자손들은 전세계로 퍼져나갔다.남미의 돌연변이는 전 대륙의 모든 말라리아서식지로 퍼져나갔다.동남아시아산은 더욱더 코스모스폴리탄적이었다.1960년경 인도네시아를 넘어 동쪽으로 뉴기니에 이르렀다.한편 서쪽으로는 인도와 중동으로 퍼져나갔다.1978년에 이 동남아시아산은 동부아프리카에 보고 되었고 1980년대는 사하라남부의 대부분에 퍼졌다.지금은 말라리아의 확산을 저지하기가 더 어려워지고 있다.항말라리아제제의 가격이 비싼데다가 원충의 저항성균주가 계속해서 만들어지고 있기 때문이다.
원충과 같은 기생충의 부활은 기생충학자들을 새로운 백신을 찾도록 열망하게 만들었다.그러나 박테리아나 바이러스에 잘 작동하는 백신은 있어도 항진핵생물용의 상업적으로 이용가능한 백신은 없다.진핵세포형의 기생충은 복잡하고 교묘한 생명체이다.숙주안에서 여러 단계를 그치고 각 단계는 다음 단계와 닮지 않았다.원생동물과 다세포동물의 기생체들은 우리의 면역계를 속이는 방법을 찾아내고 있다.트리파노좀은 자신의 분자외피를 벗어버리고 완전히 다른 화학적 형태를 가진 것으로 성장한다.주혈흡충은 숙주의 분자를 뒤집어쓰는 한편 숙주로 하여금 숙주자신을 공격하도록 하는 화학물질을 만들어낸다.
(209)기생충의 백신을 만들려는 시도는 처음에는 아주 조잡한 것이었다.[방사선을 이용한 파괴]지난 20년 동안 과학자들은 백신을 기생충에 더 맞게 만드는 방법을 배우게 되었다.이제 관점은 기생충 자체 보다 기생충의 외피의 개별분자에 맞추어졌다.그들의 희망은 면역계가 효과적으로 싸우는데 사용할 수 있는 몇 개의 분자들을 찾아내는 것이었다.그러나 아직도 실패는 계속되고 있다.세계보건기구는 1980년대 디스토마백신을 만들려는 적극적인 캠페인을 시작했다.
1998년 미국에서 더 정교한 백신을 만든는 연구를 진행하고 있다.그들은 면역계가 원충이 간세포에 있는 초기단계에 공격하는 면역시스템을 조직할려고 시도했다.간세포는 수용기의 주요조직적합원에 원충의 단백질의 파편을 제시한다.보통은 이 단계에서는 말라리아와 싸울 수 없다.킬러T세포가 그 파편을 인식하고 기생충살해군대를 증식할 때가 되면 원충은 이미 간세포를 탈출해서 혈류속으로 흘러들어간다.
그러나 킬러T세포가 이것을 미리 인지하고 있다면 감염된 간세포를 즉시 파괴할 수 있을 것이다.이것을 위해서 모조말라리아를 미리 주입하면 어떨까 하고 생각했다.그들은 말라리아의 DNA배열을 조립해서 그것을 자원자의 근육안으로 주입시켰다.(210)그 DNA는 근육세포로 들어가 원충이 만드는것과 동일한 단백질을 만들고 그것은 간세포에 의해서 제시된다.근육세포는 이 백신단백질을 자신의 표면에 갖고 있다.적어도 이론적으로는..그것을 경험한 적이 있는 킬러T세포는 원충이 들어왔을 때 실제적 감염에 대해서 즉각적 싸움을 시작할 것이다.
[어정쩡한 효과는 기생충의 선택효과로 작용해서 더 악화된 결말을 가져올 수 있다]
(211)기생충의 경우 근본적 말살 보다 공존의 길을 도모하는 것이 더 중요하다.예컨대 디스토마의 경우 흡충성체는 그렇게 많은 해를 야기하지 않는다.그것들은 면역계의 공격에 대처해서 두터운 외피를 뒤집어 쓰고 있어 면역계의 자멸적 공격을 야기시키지 않는다.그리고 그것은 많은 피를 마시지 않는다.문제를 일으키는 것은 그것의 알이다.면역계는 상처가 난 간세포 주변에 거대한 혹을 만든다.면역세포가 주고 받는 많은 신호가운데 이 육아종(granulomas)의 형성을 멈추게 하는 신호가 있다.디스토마에 감염된 쥐를 이용한 실험에서 이 신호를 주면 면역계가 자신의 간을 파괴하지 않는다는 것을 확인했다.(212)이런종류의 약은 우리를 우리자신으로 부터-기생충으로부터가 아니고-구해낼 수 있을지 모른다.또 다른 전략은 흡충의 짝짓기를 방해하는 것이다.어떤 화학적 신호를 사용해서 수놈은 암놈을 유인한다.우리의 면역계가 이 신호를 파괴할 수 있는 백신을 가진다면 흡충의 짝짓기는 실패할 것이고 알을 만들 수 없게 될 것이다.
기생충과의 공존은 우리가 그들을 길들인다면 가능하다.기생충에 의해서 야기되는 질병의 독성은 진화적 선택과 깊은 연관이 있다.바이러스가 생존할 수 있는 최선의 기회가 숙주를 빨리 죽이는 것이라면 그것은 치명적 독성을 가진 균주로 진화할 것이다.그러나 그 반대도 또한 참이다.만일 바이러스가 독성을 가지는데 큰 대가를 치르야 한다면 보다 독성이 약한 균주가 독성의 균주에 이길 것이다.실제 만년넘어 인간은 식물과 동물이 우리가 원하는 성질을 갖도록 진화의 많은 부분을 조작해 왔다.온순한 암소,달콤한 사과 등이 그 예이다.암허스트대학의 파울 에왈드Paul Ewald는 질병과 싸우기 위해서 이러한 전략을 사용할 것을 제안했다.기생충을 길들이는 것은 그렇게 어렵지 않다.사실 많은 열대지역에서 공중위생캠페인은 말라리아을 싣고 있는 모기가 사람을 물수 없도록 방충망이나 모기장을 공급하는 것이었다.이 캠페인은 모기가 사람을 무는 것을 막아낼 수 뿐만 아니라 모기내의 원충을 보다 독성이 약한 종으로 진화하도록 유도했다.기생충이 숙주에서 숙주로 옮아가는 것이 어려워지면 질수록 진화적으로 보아 숙주를 죽이는 것이 어리석은 것이 된다.
기생충을 근절하는 것은 새로운 질병을 야기할 뿐이다.대장염(colotis)과 크론병(crohn's disease;급성국한성소장염)이 오늘날 100만명의 미국인을 공격하고 있다.이 질병은 인간자신의 면역계가 자신의 소장의 막을 공격하는데서 생기는 병이다.그것이 일으키는 염증으로해서 소화기능에 장애가 일어나고 손상된 장의 일부를 잘라내는 수술이 불가피할 경우도 생겨난다.이 두질병 모두 평생동안 사람을 괴롭히지만 마땅한 치료책이 없었다.
(213)그러나 이 흔한 질병이 1930년 이전에는 어떤 기록도 찾아볼 수 없다.미국에서 이 질병의 최초의 발병은 뉴욕시에 살고 있는 한 부유한 유태인 가정에서 생겨났다.그것이 이 질병을 유전적인 것으로 생각하게 만들었다...[그러나 이것은 역설적으로 보건위생이 나아지는데서 생기는 병이다.]
이 질병의 확산은 장내 기생충의 근절에 의해서 야기된 것이다.이것은 확실히 이 질병의 역사와 잘 부합한다...항생제로 기생충이 근절된 농장의 가축들도 요즈음 이 병에 걸리기 시작하고 있다.
인간은 이처럼 면역계와 장내기생충간의 상호작용으로 해서 질병들로부터 보호되어져 왔다.기생충학자들은 기생충이 면역계를 독을 내뿜고 세포에 손상을 주는 광란적 공격에서 보다 온건한 형태의 공격으로 슬슬 유도해갈 수 있다는 것을 알아내었다.원숙한 상황에서는 면역계는 여전히 기생충을 규제하고 있지만 기생충도 평온하게 살 수 있다.이 타협은 숙주에게 또한 이익이다.기생충이 번창할 때 계속해서 그것들을 공격하는 것은 위험하다.진화적 관점에서 볼 때 수억명의 사람들이 그들의 기생충들을 상실했다.(214)기생충이 면역계의 공격을 완화시키는 기능이 없어지면서 면역계는 자신을 공격하는 것을 멈출 수 없게 되었다.
1997년 아이오아대학의 과학자들은 놀랄만한 치료법을 제시했다.대장염과 크론병으로 고생하고 있으면서 지금까지의 치료법으로 아무런 효험을 보지 못한 환자 7명을 선발했다.그들은 통상 동물의 몸속에 살고 있는 장내 기생충이 낳은 알-이것은 인간의 몸속에서는 병을 일으키지 않는다-을 먹였다.몇주후에 그 알은 인간의 장속에서 부화하고 그 유충이 성장했다.7명 가운데 6명의 증세가 상당히 완화되었다.
기생충을 제거한 경우 앨러지와 같은 다른 면역적 질병의 원인이 된다.산업국가의 경우 25%가 앨러지로 고생하고 있다.그러나 다른 지역에서는 이런 질병을 발견하기 어렵다.Neil Linch라는 면역학자는 베네수엘라에서 이 패턴에 대한 정교한 연구를 시행했다.상류층의 43%가 앨러지를 갖고 있었지만 10%만이 장내기생충에 감염되어 있었다.하류빈곤층의 경우 앨러지는 상류층의 반에 지나지 않았지만 기생충은 2배였다.또 그가 열대우림에 살고 있는 인디언원주민들을 조사했을 때 그 결과는 훨씬 더 뚜렷한 것이었다.그들의 88%가 기생충에 감염되어있었지만 앨러지는 한명도 없었다.기생충이 없으면 우리의 면역계는 고양이의 털이나 곰팡이의 포자와 같은 무해한 것에 과잉반응하기 쉽다.
이러한 질병들과 싸우기 위해서는 우리는 기생충들과의 긴 유대관계를 이해해야 한다.다른 대안을 찾지 못하는 경우가 아니고는 트리키닐라의 알을 먹으라고 말하는 것은 아니다.
(215)그러나 기생충이 우리의 면역계를 조작하기 위해서 사용하는 화학물질은 현대생활로부터 우리를 보호해줄 수도 있다.아마 앞으로 홍역백신과 함께 우리의 면역계가 통제없이 날뛰지 않도록 하기위해서 기생충의 알에서 추출한 단백질을 먹어야 할지 모르겠다.그것은 아마 인간속에 기생하는 기생충의 기능에 대한 역전이 될 것이다.그것들은 항상 질병이 되는 것은 아니다.경우에 따라서는 그것이 치료제일수도 있다.
Ⅷ. 기생충의 세계속에서 살아가는 방법
(217)[어떤 생물체가 다른 지역으로 이동할 때 일어나는 생태계의 재난]
당신이 북캘리포니아나 태평양의 북서 해변가를 따라 걷다 보면 유럽산의 녹색게 Carcinus maenas를 볼 수 있을지 모른다.이것은 1991년 이전에는 캘리포니아해변에는 없었다.이 게는 아주 먹성좋은 놈이다.영국의 생물학자들은 한 놈이 하루에 반인치정도의 크기의 새조개를 40마리나 먹어치우는 것을 보고하고 있다.수천년동안 아니 수백만년 동안 미서부해안지역에는 이 녹색게가 없었다.그러나 인간이 배를 사용하기 시작하면서 상황은 변했다.녹색게는 눈에 보이지않는 유충들을 물에 뿌리고 이것들은 배의 밑바닥을 파고 들어갔다.수백년전 미국대륙에로의 이민자들은 이것들은 이 신세계로 옮겨 놓았다.이것들은 미동부해안 주변으로 급속히 확산되면서 북부 뉴잉글랜드와 캐나다해안의 갑각류들을 먹어치웠다.한때 뉴잉글랜드의 어업의 기초였던 부드러운 껍질을 가진 대합은 그와함께 사라졌다.
이 게는 남아프리카와 오스트레일리아 까지 번져갔지만 미국의 서부해안은 1991년이 될 때 까지 아직 이것들이 없었다.그러나 이곳에도 이것들이 서식한다는 보고가 잇따르자 과학자들은 당황하게 되었다.샌프란시스코주변의 갑각류들은 이 게의 좋은 먹이들이었기 때문에 (218)배에 붙어 로스안젤르스에서 북서해안으로 까지 퍼지게 되면 굴,식용게,기타 녹색게에 취약한 것들을 모두 먹어 치우게 될 것이다.제방,선창,운하의 둑을 뚫어 더 큰 재난을 야기시킬지도 모른다.
토친,라페트리,그리고 쿠리스는 녹색게로부터 태평양 연안을 구하기 위해서 그것에 기생하는 Sacculina를 이용하는 방법을 연구하고 있었다.
1800년대 후반까지만 하더라도 과학자들은 기생충학을 가끔 의료동물학이라고 말했다.그들은 그 기생충이 야기시킨 질병들과 싸우기 전에 기생충들을 그자체 자연사를 가진 유기체로서 어떻게 이해해야하는가를 말하고 있다.이제 한세기 후에 이 용어는 새로운 생명을 얻게 되었다.이제 환자는 사람이 아니고 자연이다.외래종이 대륙과 바다를 건너서 마구잡이로 퍼져나감에 따라 토착식물과 동물들은 이 새로운 질병의 희생자가 되었다.숲은 나무밑둥만 남고 해안은 콘도미니움으로 뒤덮힘에 따라 이들의 서식지는 급격히 소멸되었다.생태계가 비틀거림에 따라 과학자들은 기생생물들이 이 생태계의 건강에 중요하다는 것을 깨닫게 되었다.건강한 생태계는 기생생물들로 가득차 있고 어떤 의미에서 생태계의 건강은 이 기생생물들에 의존한다.인간이 세계를 변화시키고 그것을 통해 생명권의 균형을 파괴함에 따라 우리의 오류를 바로 잡기위해 기생생물들을 목록화하는 것이 필요하다.
1880년대에 과학자들은 이 기생동물들을 해충구제책으로 생각해 왔다. 그 본래의 생각은 간단하다.(219)기생생물들은 값싸고 약효가 지속된다.살충제를 사용하는 농부는 적어도 1년에 한번 농작물에 그것을 뿌려주어야 한다.그러나 기생생물방제는 계속 재생되면서 새로운 숙주를 찾아내어 파괴한다...기생생물은 해충을 완전히 근절시키지는 않지만 전 농작물을 쑥대밭으로 만드는 파괴적 역할은 더 이상 할 수 없다.
1930년대에 농화학산업이 출현했다.DDT가 그것이다.이 결과 생물방제는 서서히 사라져갔다.그러나 그후 40년이 지나면서 화학살충제는 효력이 감소하기 시작했다.곤충들은 DDT에 저항성을 획득했다.그리고 화학잔류물은 먹이사슬에 끼어들어 새는 엷은 껍질을 가진 알을 낳는 사태와 같은 것이 생겨났다.화학살충제에 반대하는 운동이 시작되었고 생물방제의 전통적 방식들이 재등장하는 기회를 잡게 되었다...
(220)대부분의 해충은 새로운 땅으로 이주해온 외래종이다.이 외래종이 유해한 것은 토착종이 기생생물들에 의해 규제를 받는 반면 이것은 그 기생생물로부터 탈출한 것이기 때문이다.이 외래종의 원산지에 있는 기생생물을 새로운 이주지에 풀어놓는 것은 자연적 제한을 재확립하는 방법이다.
생물방제는 위험에 처한 숙주를 구제하는데 놀라운 성공을 보여준다.예컨대 이것이 아프리카를 기아에서 구해내었다.중국에 쌀이 있고 아일랜드에 한때 감자가 있었던 것처럼 아프리카에는 카사바(cassava)가 있다.이 식물은 3피트의 높이로 자라는데 그 넓은 잎은 시금치처럼 영양가가 풍부하면서도 맛은 훨씬 더 좋다.시금치 뿌리는 별로 가치가 없지만 카사바의 뿌리는 두툼한 녹말덩이이다.카사바는 다른 식물의 뿌리라면 썩어버릴 그런 곳에서도 자랄만큼 튼튼하다.그래서 아프리카의 다습한 지역에서는 그것이 기근을 면하게 해주는 유일한 작물이다.상아해안의 세네갈로부터 인도양의 모잠비크에 이르기까지 2천만명의 사람들이 이 작물에 의존하고 있다.그런데 1973년에 카사바가 죽기 시작했다.
(221)카사바의 시들은 잎에서 발견되는 흰 반점을 현미경으로 확대해 보면 납작하고 엷은 빛깔의 벌레 수천마리가 들어붙어 있는 것을 볼 수 있다.누구도 아프리카에서 이 벌레를 본 사람은 없다.이 카사바깍지벌레(cassava mealybug)로 알려진 이 벌레는 카사바의 잎에 들어붙어 긴코로 그 잎의 수액을 빨아 먹는 진디물과 유사한 해충이다.그것은 수액을 빨면서 독액을 분비하는데 이것은 카사바뿌리의 성장을 막는다.아마 이것은 잎에서 뿌리로 영양분이 내려가는 것을 차단함으로써 더 많은 수액을 먹기위한 기능으로 보인다.이 카사바깍지벌레는 모두 암놈이다.암놈 한 마리가 800개의 알을 낳는다.수확기가 되면 카사바씨앗 하나에는 2만마리의 벌레들이 들어있다.
이 벌레가 분비하는 독은 카사바잎을 오그라들게 한다.이것은 이 벌레가 이 잎에서 저잎으로 옮겨가기 쉽도록 하는 기능을 하는 것으로 보인다.또 빳빳한 잎은 이리저리 찢어져 그 사이로 바람이 잘 통하도록 해서 어린 유충들이 새로운 카사바로 쉽게 퍼져 나갈 수 있게 한다.한그루의 카사바에라도 이 벌레가 떨어지면 그 주변은 절단이 난다.더 나쁜 것은 카사바는 옮겨심기 쉽다는 것이다.새장소로 옮겨심을 때 그 벌레 한 마리라도 잎에 숨어있다면 그 밭과 주변의 밭은 이 벌레로 들끓게 된다.
아마 이 벌레는 아마 어떤 사람이 가져온 비행기 화물속에 이 벌레가 숨어있었을지 모른다.1985년 수천마일 떨어진 아프리카의 탄자니아에 이 벌레가 출현했기 때문이다.이것은 단지 한해 농사를 망치는데 그치지 않고 그 밭을 농사짓는 것을 불가능하게 해버렸다.
1979년에 한스 헤른Hans Herren이라는 한 곤충학자가 이 문제를 해결하기 위해서 이 카사바깍지벌레가 창궐하고 있는 니제르의 대학도시 이바단에 도착했다.
(222)대부분의 사람들은 그가 성공할 수 없으리라고 생각하고 있었다.그 과학자들은 대부분 육종가들이었고 질병에 저항성이 있는 카사바잡종을 만듬으로써 이 문제를 해결하고자 했다.그들은 자신이 이 깍지벌레의 재앙을 해결할 수 있다고 생각했다.그러나 저항성을 가진 잡종을 만들어내는데는 10년이 걸릴지 모른다.그러나 10년안에 아프리카에서 카사바는 작살나버릴지 모른다.헤른은 그렇게 생각했다.
(223)이 카사바깍지벌레의 기생충을 찾기위해서 헤른은 이 깍지벌레가 어디서 온 것인지를 알아야 했다.그것들은 아프리카산의 깍지벌레와는 연관이 없고 유카탄반도의 면화에 기생하고 있는 종과 연관이 있다."그래 그것은 중앙아메리카원산이다.이것은 재미있는 사실인데 카사바도 본래 아메리카산이기 때문이다."포루투칼인들이 이것을 노예무역선을 통해서 아프리카로 가지고 왔다.항해기간은 길었고 그래서 카사바식물안의 깍지벌레들은 모두 죽고 그래서 아프리카로 이식된 이 카사바는 수백년동안 이 기생충에 시달림없이 번성할 수 있었다.누군가가 이 벌레를 아프리카로 가져오기전까지.그러나 누구도 이 카사바깍지벌레를 신대륙에서 본 사람이 없다.그렇다면 아마 이 벌레의 창궐을 막고 있는 기생충이 어딘가 있을 것이다.그것이 그 벌레를 제약하고 있지 않다면 우리는 그 벌레를 이미 알고 있어야 한다고 추론했다.
그러나 이 벌레를 찾아 남미전체를 조사한다는 것은 저항성이 있는 카사바신종을 개발하는 것 보다 시간이 더 걸릴지 모른다.
[그는 남미의 여러곳을 조사했지만 실패했다.그의 친구 토니 빌로티Tony Bilotti에게 카사바가 그 벌레가 꿰일 때의 모습을 보여주는 선명한 사진을 주고 찾아볼 것을 부탁한 다음 아프리카로 돌아갔다.빌로티는 파라과이에서 마침내 그 벌레를 발견했다.이 벌레를 해부해본 결과 그 속에서 그들이 찾고 있던 그 기생벌을 찾아내었다.]
(225)이 기생벌을 양산한다음 이것을 감염된 카사바밭에 뿌리면 이 해충을 방제할 수 있다.그 결과 놀랍게도 3달안에 기승을 부리던 그 병충해가 한풀 꺽이기 시작했다.겨우 1년 반만에 이루어낸 성공이었다.
[재미있는 몇가지 사실들]
1.식물은 해충에 감염되면 기생벌에게 구원을 요청하는 신호를 보낸다.그 기생벌은 그 화학적 신호에 따라 정확히 기생할 숙주를 찾아낸다.식물과 기생벌간의 공생의 한 유형.
2.1991년 까지 이 생물방제를 사용해서 95%의 카사바경작지대를 구해냈지만 나머지 5%지역은 여전히 이 깍지벌레가 성행하고 있었다.헤른은 그 이유를 어렵지 않게 찾아낼 수 있었다.그 밭의 카사바는 왜소했고 그래서 그것을 먹고 사는 깍지벌레도 왜소했다.기생벌은 숙주의 사이즈를 주의깊게 탐색한다.그 다음 거기에 낳을 성별을 결정한다.
(228)작은 깍지벌레안에는 수놈만을 낳는다.성체로 성장할 확률은 숙주의 크기가 작을수록 줄어든다.작은 숙주안에서 살아남을 수 있는 수놈의 수는 줄어든다.그러나 그래도 상관없는데 짝짓기하는데 수놈의 수는 많이 필요없기 때문이다.
이 기생벌의 전략으로 해서 잘 경작되지 못한 카사바밭은 기생벌 수놈으로 가득차게 된다.수놈은 알을 낳지 않기 때문에 깍지벌레에게는 위협이 되지 않는다.다음에 급속히 개체수를 회복할 수 있다.우리는 그 농부에게 말했다."생물방제는 모든 것이 제대로 시행되고 있을 때만 작동한다.너가 너의 밭의 잡초를 뽑지 않고 방치한다면 이 방제방식은 아무런 효험도 없을 것이다."
라프레티와 쿠리스는 헤른이 카사바깍지벌레에 대해서 한 것을 녹색게에게도 적용하기를 원했다.유럽의 많은 녹색게들은 Sacculina에 감염된다.(229)그들이 샌프란시스코만에서 잡은 게는 감염되지 않았다.이것이 이 새로운 이주지에서 이 게들이 다른 경쟁자를 이길 수 있었던 이유인지 모른다.그들은 이 Sacculina를 캘리포니아로 가져오는 것을 궁리하고 있었다.Sacculina의 유충을 물속에 방사함으로써 게가 감염이 되면 그속으로 파고 들어가 그 촉수(tendril)를 뻗을 것이다.그러나 이것은 기생벌이 카사바깍지벌레에 한 것과 동일한 결과를 가져오지 않을 것이다.기생벌은 숙주의 내장을 먹어치우고 그것을 뚫고 나온다.그러나 Sacculina는 숙주인 녹색게를 죽이지 않고 그것을 거세시킨 다음 다른 게들과 먹이를 둘러싸고 경쟁하게 만든다.라페르티는 이 Sacculina가 태평양 연안에 도입되었을 때 녹색게의 감소의 여부를 보여주는 수학적 모델을 만들었다.그러나 그 감속속도는 카사바깍지벌레 보다 느렸다.최종평형에 도달했을 때 그들은 줄기는 했지만 소멸되지는 않았다.
(230)그들은 이 Sacculina가 생태계에 어떤 영향을 주는가를 확인하기 위해서 캘리포니아토종 게를 이 Sacculina에 감염시켰다.(실험실안에서) 이 암놈Sacculina가 이 게의 안으로 파고 들어가는데는 아무 문제가 없었다.(231)그러나 무엇인가 잘못되기 시작했다.유럽산 녹색게안에서는 이 기생생물의 촉수는 신경부위를 주의깊게 피해간다.숙주의 신경계를 손상시키지 않을 뿐 아니라 숙주의 행동을 조정하는 신호를 보낸다.반면 캘리포니아산 게에게 들어간 Sacculina는 그 숙주의 신경계를 파괴한다.
생물학자들은 이 숙주의 유연성의 문제와 관련해서 어려움에 부닥치고 있다.기생생물은 숙주와의 진화적 군비경쟁의 과정에서 특정 숙주에 특수화된다.그러나 이것은 그 기생생물이 다른 종에 기생할 때 똑같은 전략을 사용한다는 것을 의미하지 않는다.[그것은 돌연변이를 통해서 새로운 숙주에게 새로운 방법을 찾아낸다]
생물방제의 성공의 경우만을 생각하고 기생생물을 새로운 서식지에 부주의하게 도입하게 되면 재앙이 일어날수도 있다.
카사바깍지벌레의 창궐을 막은 것은 성공사례의 하나이다.그러나 실패의 사례도 있다.하와이숲이 그 한 예이다.숲의 해충을 방제하기위해서 외래 기생생물인 기생파리를 도입했다.(232)이 파리는 숲을 파괴하는 방귀벌레(stinkbug;노린재과)의 개체수를 줄여놓았지만 동시에 이것은 크고 아름다운 토착곤충인 아카시아벌레(koa bug)안에서도 기생할 수 있다.또 농작물에 해를 끼치는 나방을 구제하기 위해서 도입된 기생벌은 많은 다른 토착종에도 퍼졌다.그 기생벌이 도입되기전에는 하와이나방은 해마다 그 개체수가 엄청나게 증식한다.나무에서 그들이 떨어지는 것은 마치 우박이 내리는 소리처럼 들린다.새는 이 나방의 모충을 먹고 또 그것으로 새끼를 양육한다.기생벌이 도입된 다음 개체수 폭발은 10년 또는 20년 마다 한번씩 일어나는 것으로 대폭 줄어들었다.숲속의 새들의 수가 줄어들었고 이 새가 수정해야 번식할 수 있는 숲의 나무들의 다양성이 감소했다.
(241)브룩과 같은 과학자들은 기생생물을 생태적 건강에 대한 징표로 받아들인다...만일 기생생물이 한 서식지로부터 사라진다면 그 서식지는 문제를 야기할 것이다.생태학자들은 오염된 물은 그 물속에 살고 있는 장어의 체내기생충을 줄여놓는다는 것을 발견했다.그래서 기생생물은 환경감시자로서 작용할 수 있다.그들이 생태계의 먹이사슬의 꼭대기에 있기 때문이다.이 기생생물내에 오염물질이 축적되기 쉽다.
(242-243)기생생물은 생태계의 건강을 나타낼 뿐 아니라 그것을 위해 실제 중요한 역할을 한다.목장주가 소나 양을 목초지에 풀어놓을 때 그 지역의 생태계를 사막으로 기울어지게 할 수 있다.여기서 기생생물은 이 가축들을 일정한 수로 유지함으로써 생태계를 보전하는 역할을 한다.
(245)[인간은 지구라는 숙주의 기생자이다.]우리가 기생자라는 것을 부끄러워할 필요는 없다.우리는 초창기이래 이 지구에 있어온 숭고한 길드에 가입하고 있고 이 행성에서 가장 성공적인 종이 되었다.기생자는 자신의 숙주를 아주 정교한 수법으로 변형시키는데 그것은 특정한 목적이 있을 때이다.그것은 자신의 조상의 고향으로 되돌아가기 위한 것이다.그러나 이때 불가피한 해악을 최소화시킬 수 있는 전문가이다.진화는 목적없이 행해지는 파괴는 결국 자신을 파괴시키고 만다는 것을 가르치고 있기 때문이다.만일 기생자로서 성공하기를 원한다면 이 기생전문가로부터 배워야할 필요가 있다.
