과학자들이 최초로 바이러스끼리 결합한 모습을 전자현미경으로 관찰했다. 연구진은 조사결과를 지난달 국제 미생물 생태학회 저널에 발표했다.

발견은 스트렙토미세스 박테리아를 감염시키는 박테리오 파지를 관찰하던 중 일어났다. 박테리오 파지는 박테리아 및 단세포 원핵생물에 감염하는 습성을 지닌 개체다. 학자들이 포착한 사진 속 두 바이러스는 합쳐져 서로 공생하는 것으로 파악된다. 위성 바이러스는 숙주 바이러스에 달라붙어 도움을 받는다. 다른 개체의 힘으로 자신의 캡시드 유전자를 덮는 보호껍질을 만들거나 DNA를 복제하는 것이다. 첫 발견 당시 박테리오 파지 표본의 DNA 염기서열이 기존 정보와 비교해 너무 거대하고 일부 염기서열이 일치하지 않았다. 연구진이 표본을 오염된 것으로 착각할 정도였다.

타기데 드카발호 메릴랜드 대학교 생물학자는 "처음 봤을 때 믿을 수 없다는 생각이 들었다"며 "박테리오 파지나 다른 바이러스가 바이러스에 부착된 모습을 본 사람은 아무도 없다"고 말했다.

표본을 전자현미경으로 촬영하자 진실이 드러났다. 위성 바이러스가 숙주 바이러스의 외피와 꼬리가 연결되는 목에 결합한 모습이 나타났다. 연구진이 유전자 게놈을 분석하자 위성 바이러스는 일부 유전물질이 빠져 있었다. 외부 단백질 껍질을 합성하는 유전자는 있었지만, 박테리아 세포 내에서 증식하는 유전자가 발견되지 않은 것이다. 연구진은 숙주 바이러스와 공생하는 과정에서 나타난 현상으로 추정했다.

또한 위성 바이러스는 박테리아 숙주세포에 침입한 후 유전자에 통합되게 하는 유전물질도 보유하고 있지 않았다. 위성 바이러스는 숙주 바이러스의 DNA에 숨어 같이 DNA를 복제했다.

이반 에릴 메릴랜드 대학교 생물학자는 "(다른 바이러스와)결합하는 것은 완전히 합리적이다"며 "이 위성 바이러스는 적어도 1억 년 동안 숙주 바이러스와 연결되도록 자신의 유전자를 조정하고 최적화했다"고 평가했다.

연구진은 새 발견으로 다른 종류의 바이러스 결합사례도 찾아낼 수 있기를 희망했다. 드카발호는 "사람들이 오염되었다고 생각했던 많은 박테리오파지가 실제로는 협력 시스템이었을 가능성이 있다"며 "우리 논문을 통해 사람들은 이런 시스템을 더 많이 인식할 수 있을 것이다"고 기대했다. 

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 Laura Baisas 기자 & 육지훈 기자