우리는 모든 질병에 면역을 가진다

당신은 사람이 아닌 행성입니다. 약 40조개의 세포로 만들어진 행성이죠. 

얼마나 많은지, 만약 당신의 세포들이 사람의 크기이면 당신은 에베레스트 산 약 20개 정도의 크기일겁니다. 이 사실은 당신 안에 살고 있는 작은 것들에게 있어 당신은 풍부한 자원, 따뜻함, 그리고 공간이 넓은 생태계라는 것을 의미합니다. 이사를 오고, 가족을 이루기엔 최적의 장소이죠.

당신의 면역 체계는 이 행성의 보호자이자, 끊임없는 침략의 위협으로부터 당신을 보호하는 군대죠. 유감스럽게도, 작은 세계에서 당신의 적들에게는 엄청나게 유리한 점이 있습니다. 여러분과 수 조 개의 여러분 세포들을 복제하는데 드는 노력을 생각해보세요. 먼저, 당신은 당신을 귀엽다고 생각하는 사람을 찾아야 할 것이고, 데이트하고, 기이한 순간을 지나 복잡한 춤으로 일이 잘 풀린다면 두 개의 세포가 융합됩니다. 그러고 나서 당신은 세포가 분열을 거듭하여 사람이 되어서 세상에 나오기까지 몇 달간을 기다려야하죠.

그렇게 얻은 것도 아주 작은 복사본으로, 제 몫을 하는데 까지는 수년이 걸립니다. 하나의 박테리아는 한 개의 세포로 구성되어 있습니다. 30분이면 완전히 성장한 복사본을 만들어낼 수 있죠. 바이러스는 몇시간 안에 수 백 개로 늘어날 수 있고, 며칠 안에 수십억 개로 늘어날 수 있습니다. 당신의 적들은 당신보다 몇배는 빠른 속도로 분열합니다.

더 안 좋은 점은, 박테리아나 바이러스에게 당신의 몸은 선택압을 행사하는 적대적 생태계라는 것입니다. 삽시간에 세대 교체가 일어나기 때문에 결국, 운좋게 어떤 개체가 알맞게 변이하고 잘 적응해서 당신의 방어체계로부터 저항하고 빠르게 다시 복제할 것입니다. 다르게 말하자면, 당신은 수 없이 많은 종류의 적과 마주하고 있는 것이고, 당신은 그들의 진화 속도를 따라갈 수 없죠.
좋지 않네요.

운좋게도, 당신의 면역 체계는 정말 끝내줍니다. 생물계에서 인간의 뇌 다음으로 복잡하다고 알려져 있고, 또한 매우 정교해서 우리는 아직 그 비밀을 모두 밝혀내지 못했습니다. 면역체계는 매우 복잡하기 때문에 우리는 이를 단순화해서 한 번에 하나씩에만 집중하려합니다.

그래요, 그래서 우리가 왜 새로운 박테리아와 바이러스에 의해 죽지 않는걸까요? 간략히 말하자면, 우리는 사실 2개의 면역체계를 가지고 있습니다. 바로 선천 면역계와 적응 면역계입니다. 선천 면역계는 당신이 태어나면서부터 가지고 있는 것입니다.

선천 면역계는 일반적인 목적의 군인들로 이루어져 있는데, 우리는 이를 지난번에 소개한 적이 있습니다. 적응 면역계는 T세포와 B세포라는 두 타입의 세포로 이루어졌는데, 이는 아주 강력한 무기이며, 또한 적에게 믿을 수 없을 정도로 효과적이고 치명적입니다. 이 세포들을 생산하는 것은 매우 복잡하며 배치하는 데에도 많은 시간이 들지만, 준비만 되면 정말 강력한 펀치가 될 것입니다.

당신의 적응 면역계를 강력하게 만드는 이유는 바로 그들이 우주에서 제일 큰 도서관을 가지고 있다는 것입니다. 거기엔 모든 것에 대한 정답이 들어있죠. 당신은 흑사병이나, 코로나 바이러스, 또는 백년 뒤 화성의 도시에서 나타날 치명적인 박테리아에 대항할 강력한 세포를 적어도 하나는 가지고 있습니다. 이것이 재빠르게 변이하는 박테리아나 바이러스들로부터 당신이 대항할 수 있도록 해 주는 것이죠.

이게 어떻게 가능할까요? 무슨 일이 일어나는 것인지 알아보기 전에 우리는 잠시 한걸음 뒤로 물러나야합니다. 모든 지구상의 유기체는 대부분 단백질이라는 기본 부품으로 만들어집니다. 단백질은 생명의 레고블록과 같고, 수억개의 다른 모양을 가질 수 있습니다. 이를 3D 퍼즐 조각이라고 상상해볼 수도 있을겁니다.

당신의 적이 그들의 몸을 만드는 데에 사용할 수 있는 수억개의 퍼즐 조각이 있는 것이죠. 이게 왜 중요할까요? 왜냐하면 단백질은, 아주 작은 세계에서의 언어로 쓰이기 때문입니다. 세포들은 눈이나 귀가 없어서, 아군이나 적과의 소통을 위해서는 접촉을 통해 이것이 적인지 아군인지를 파악해야 합니다.

이러한 인식을 위해서 세포들은 수용체라는 장치들을 수없이 가지고 있는데, 이를 통해 특정한 단백질 퍼즐 조각과 연결될 수 있습니다. 그래서 여러분의 세포 바깥부분에는 작은 퍼즐 조각들이 있고, 그것을 통해 연결되거나, 다른 단백질 퍼즐 조각을 인식할 수 있는 것입니다.

만약 세포가 단백질 조각으로 연결되었는데 그것이 적으로 인식된 경우, 그것을 공격해야한다는 것을 알고 있습니다. 이를 통해 당신의 세포들은 아군과 적을 구별하고, 당신의 면역체계가 침입자에 대항할 수 있도록 합니다. 하지만 정말 수많은 단백질 퍼즐 조각들이 있기 때문에, 적의 단백질 조각의 종류도 정말 다양합니다. 이러한 이유로 우리는 독감과 같은 질병에 대해 매해 대처해야 하는 것입니다. 독감 바이러스는 매우 빠르게 변이하기 때문에 그 바이러스를 만드는 단백질에 지속적으로 약간의 변형이 일어나게 되는 것이죠.

선천면역계의 군인들은 일반적인 수많은 박테리아와 바이러스를 알고 있는데, 이것이 이들이 다목적 무기인 이유입니다. 하지만 그들은 적들이 개발할 수 있는 수많은 적응과 변이에는 그다지 효과적이지 못합니다. 따라서, 당신이 아직 살아있는 이유는 바로 당신의 적응 면역계가 수억에서 수십억개의 단백질 퍼즐 조각을 알아볼 수 있기 때문인데, 이것은 모든 적을 대비하는데 충분합니다.

하지만 어떻게 이게 가능한 것일까요?
어떻게 당신의 면역 체계는 이렇게 엄청나게 다양한 단백질 퍼즐 조각에 대해 대비할 수 있는 것일까요? 그건, 적응면역계의 세포들이 치트키를 찾아냈기 때문입니다. 그들은 그들 자신의 유전자 코드를 섞어 재배열하는 것을 통해 엄청나게 다양한 수용체들을 만들어 낼 수 있게 되었습니다.

자세한 내용을 설명하기엔 너무 복잡한데, 간략히 말해, 당신의 적응 면역 세포는 그들 자신의 유전자 코드를 섞어 무작위로 재배열 할 수 있는 공식적 승인을 받았기 때문에, 엄청나게 다양한 수용체를 만들 수 있다는 것입니다. 이것을 설명하는 좋은 방법은 자신들만의 독창적인 조리법을 원하는 요리사 군인들을 상상해 보는 것입니다.

그들은 100가지의 다른 재료를 선택할 수 있습니다. 이 비유에서 각각의 재료는 한 조각의 유전자 코드를 의미합니다. 각각의 요리사들은 몇몇 무작위 재료들을 가져다가 무작위로 섞습니다. 토마토, 치킨, 쌀, 그리고 양파 반조각은 메인 요리가 되고 마시멜로, 후추, 딸기, 그리고 바나나 반의 반조각은 디저트가 될겁니다. 오이, 쇠고기, 감자, 그리고 당근 두개를 섞거나, 블루베리, 초콜릿, 그리고 약간의 시나몬을 첨가한 크림을 섞을수도 있겠죠.

약간의 다양성과 100가지의 재료만으로도 수억가지의 조리법이 나올 수 있습니다. 그리고 마찬가지로, 유전자의 작은 변형만으로도 당신의 세포는 수억가지의 수용체를 만들 수 있습니다. 이것의 자세한 내용은 정말 멋져서, 이것만을 주제로 한 비디오를 만들거나, 책의 한 챕터 전체를 할애해 설명할만한 가치가 있죠. 어쩄든간에, 유전자 조각을 섞는 것을 통해 당신은 십억가지의 다른 조합을 얻을 수 있습니다.

그리고 결국 당신은, 그들 각각의 고유한 수용체를 가지고 있는 수억개의 면역 세포를 얻게 되는 것입니다. 우리의 비유로 치면 바로 각각의 요리인것이죠. 이는 결국 딱 하나의 단백질 퍼즐 조각만을 인식할 수 있도록 하는 것입니다. 종합해보면, 당신은 존재 가능한 모든 적 각각에 대응되는 세포를 적어도 하나씩은 가지고 있는 것입니다.

하지만 여기에는 꽤 위험한 문제가 있습니다. 당신의 적응 면역계가 우주에 존재하는 모든 단백질 퍼즐 조각을 공격할 수 있는 무기를 만든다면, 우리 몸의 세포를 공격할 수 있는 무기를 만들수도 있지 않을까요?
맞아요, 그런 일이 계속 일어나고 있는 중이죠. 이것은 당신이 생존하는데 있어 너무나도 위험한 것이기 때문에, 이를 막기 위한 일만을 하는 기관이 존재합니다. 

흉선은 당신의 심장 위에 위치한 닭날개 크기의 기관으로, 아마 한 번도 들어본 적이 없을 겁니다. 흥미롭게도, 흉선은 당신이 노화하며 면역 체계가 약화되는 이유 중 하나이기도 한데, 왜냐하면 당신이 사춘기에 접어든 이후 흉선의 크기가 지속적으로 줄어들기 때문입니다.

그럼 흉선은 무슨 일을 할까요?
당신의 살인 대학에서는 당신의 면역 체계가 당신의 적응 면역 세포들을 매우 강하고 치명적인 커리큘럼을 통해 교육합니다. 기본적으로 그들에게 당신 몸에 사용되는 모든 종류의 단백질 퍼즐 조각을 보여주고 어떻게 반응하는지를 확인합니다. 만약 어린 세포가 당신 몸의 퍼즐 조각을 인식하고 공격하려한다면, 그 세포는 선생님 세포에게 자살을 명령받고, 잡아먹힌 뒤 재활용됩니다.

면역 체계는 이 과정을 매우 중요하게 생각해서, 살인 대학교에 입학한 적응 면역 세포 중 98%의 세포가 그곳에서 사멸합니다. 졸업한 2%의 세포만이 당신을 실제로 지키는데 사용됩니다. 만약 여기서 뭔가 잘못되어 당신 몸 세포의 단백질 퍼즐 조각을 인식하는 세포가 탈출한다면, 당신의 면역 세포가 내부에서 당신을 공격하는 자가면역질환으로 이어질 수 있습니다.

그리고 이건, 다음 시간에 다뤄보도록 하겠습니다.

그럼 요약해보겠습니다. 당신의 면역 체계는 두 종류인데, 당신이 태어날때 부터 당신을 지키는 한 가지의 면역 체계와, 우주에서 가장 큰 대량살상무기 도서관을 가지고 있지만, 부팅이 필요한 다른 한 가지의 면역 체계 이렇게 두 가지입니다. 수억가지의 다른 무기를 제작하는 것은, 당신의 적응 면역체계가 그들의 유전자 코드를 재조합하여, 그렇게 놀랍도록 다양한 공격 무기를 만드는 것이죠.

그리고 그들은 살인 대학교에 입학하고, 당신을 공격하지 않도록 하기 위해 그 곳에서 단지 2%만이 살아남습니다. 그렇게 우주에 있는 모든 적들로부터 당신을 보호할 수 있는 수억개의 다른 세포들이 만들어지는 것입니다.

그런데, 잠시만요.
이게 모두 진실이라면, 우리는 왜 항상 아픈거죠? 왜 코로나19와 같은 새로운 질병이 수백만명의 목숨을 앗아가는 걸까요? 그리고 백신은 어떻게 우리가 영상에서 설명한 면역 체계에 힘을 더해줘서 당신을 천연두나 코로나19와 같은 치명적인 질병으로부터 보호하는 걸까요?

사실 우리가 배운 부분은 당신의 몸 안에서 일어나는 삶과 죽음의 사투에 있어 아주아주 작은 부분이고, 놀라운 비밀과 질문들은 아직도 많이 남아있습니다. 어떻게 당신의 몸은 딱 맞는 시간에 적절한 세포를 찾아 당신을 보호하는 것일까요? 당신의 적들은 어떻게 여기에 대항하고, 당신 면역 체계를 뛰어넘기 위한 어떠한 방법을 사용할까요? 

당신 몸 속의 숨겨진 작은 세계로 여행을 떠나보세요. 수억명의 침입자들과 당신 세포들 간의 치열한 전투를 확인하고, 당신의 면역 체계가 어떻게 당신을 베인 상처, 암, 그리고 코로나19로부터 당신을 지키는지 배워보세요. 어떻게 면역 체계가 작동하는지를 이렇게 빠르게 배울 기회는 없을 것입니다.