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- 102개 대도시를 대상으로 한 글로벌 바이러스 탐색
- 발견된 바이러스 중 77%가 완전 미지의 존재 – 새로운 바이러스 계통 발견
- 하수에서의 최고 다양성 및 잠재적 위험성
- 도시 환경 내 RNA 바이러스의 분포와 숙주 범주에 대한 귀중한 통찰력을 제공

전 세계 도시에서 과학자들이 4만 개 이상의 신종 RNA 바이러스 발견

우리의 도시 환경에는 눈에 보이지 않는 수많은 미생물 동거인들이 들끓고 있다. International MetaSUB Consortium이 이끄는 국제 연구팀은 포괄적인 전 세계 분석을 통해 완전히 새로운 4만 개 이상의 RNA 바이러스를 발견했다. 이번 연구 결과는 도시 비로스피어(바이러스계)의 상당 부분이 여전히 백지상태임을 명백히 보여준다. 

▲ 우리 도시에는 수많은 바이러스가 들끓고 있으며, 그중 대부분은 과학계에 아직 완전히 알려지지 않았다. 이미지출처:픽사베이

102개 대도시를 대상으로 한 글로벌 바이러스 탐색

Nature Communications 학술지에 발표된 이번 지도 제작을 위해 연구진은 2020년 봄 31개 국가의 102개 도시에서 샘플을 수집했다. 여기에는 독일, 미국, 영국, 프랑스, 중국 등이 포함되었다. 채취된 샘플은 지하철역, 버스 정류장, 병원, 은행 등 유동 인구가 많은 도심 지역의 표면에서 얻은 면봉 검체였다. 이와 함께 도시 녹지, 수변 공간, 하수 처리장 등에서 채취한 샘플도 분석에 포함되었다.

연구팀은 첨단 메타전사체학(Metatranskriptomik) 기법을 활용해 샘플에 포함된 모든 RNA를 시퀀싱했다. 방대한 데이터 속에서 바이러스 조각들을 찾아내기 위해 연구진은 geNomad라는 특수 생물정보학 도구를 개발했다. 이 도구는 RNA 바이러스의 증식에 필수적이며 바이러스 계통도를 밝혀주는 효소인 RNA 의존성 RNA 중합효소(RdRP)의 설계도를 정밀하게 추적했다. 

▲ 도시 RNA 바이러스 지도 작성을 위한 샘플링 장소. — © Gao et al./ Nature Communications, CC-by-nc-nd 4.0

발견된 바이러스 중 77%가 완전 미지의 존재 – 새로운 바이러스 계통 발견

총 5만 5천여 개의 바이러스 서열 중 77%는 과학계에 전혀 알려지지 않은 미지의 존재였으며, 이는 약 4만 개의 신종 RNA 바이러스에 해당합니다. 일부 유전체 서열은 기존에 알려진 모든 패턴과 너무나 달라서 완전히 새로운 두 개의 바이러스 계통으로 분류되기도 했다. 'upv.p.001'로 명명된 계통은 북아메리카, 유럽, 아시아의 수많은 샘플에서 검출된 반면, 'upv.p.002'는 북아메리카와 유럽의 일부 지역에서만 제한적으로 확인되었다.

하수에서의 최고 다양성 및 잠재적 위험성

연구진은 도시 하수에서 가장 높은 바이러스 다양성을 확인했다. 이는 많은 바이러스가 인간의 배설물을 통해 하수로 유입되는 한편, 하수 내에 존재하는 수많은 박테리아와 미생물이 바이러스에게 풍부한 숙주 환경을 제공하기 때문이다.

숙주 유기체를 분석한 결과, 분류된 바이러스의 약 절반이 무해한 박테리아나 인간의 장내 세균총을 감염시키는 박테리오파지인 것으로 나타났다. 그러나 분석을 통해 인간을 감염시킬 가능성이 높은 60개의 RNA 바이러스(이 중 19개는 도시 서식처, 34개는 도심에서 포획된 동물 유래)와 다른 포유류를 감염시키는 47개의 바이러스도 함께 발견되었다. 다만 이 바이러스들이 인간에게 구체적으로 어떤 질병을 유발하는지는 아직까지 명확히 밝혀지지 않았다. 

▲ 도시별 RNA 바이러스 변종의 비율. — © Gao et al./ Nature Communications, CC-by-nc-nd 4.0

결론 및 향후 전망

연구진은 이번에 작성된 아틀라스가 메타전사체 데이터 기반의 RNA 바이러스 모음 중 역대 최대 규모라고 강조했다. 이번 연구는 도시 환경 내 RNA 바이러스의 분포와 숙주 범주에 대한 귀중한 통찰력을 제공한다. 아직 제대로 탐구되지 않은 비로스피어의 거대한 '암흑 물질'을 고려할 때, 연구팀은 미래의 보건 위험과 유행병에 대비해 도시 환경 내 바이러스를 지속적으로 모니터링하고 연구해야 한다고 제언한다.

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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