페니실린과 슈퍼박테리아: 항생제 내성은 왜 생길까?

한눈에 요약

페니실린은 알렉산더 플레밍이 푸른곰팡이 주변에서 박테리아가 죽어 있는 모습을 발견하면서 시작된 항생제 역사입니다. 이후 하워드 플로리와 언스트 체인이 대량 생산의 길을 열며 사람을 치료하는 약으로 발전했습니다.

항생제는 바이러스가 아니라 박테리아를 겨냥합니다. 박테리아의 세포벽, 세포막, 단백질이나 DNA 생성 과정처럼 사람 세포와 다른 부분을 공격하기 때문에 정밀한 약으로 설명할 수 있습니다.

문제는 박테리아가 빠르게 번식하고 진화한다는 점입니다. 항생제를 잘못 쓰면 약한 박테리아는 죽고, 살아남은 내성 박테리아가 더 강하게 퍼질 수 있습니다.

1. 플레밍의 실험 접시에서 시작된 페니실린

1928년 알렉산더 플레밍은 포도상구균을 연구하고 있었습니다. 그는 박테리아 배양균이 담긴 페트리 접시를 청소하지 않은 채 휴가를 떠났고, 돌아와서 뜻밖의 장면을 발견했습니다.

접시 안에는 푸른곰팡이가 자라 있었고, 그 주변에는 박테리아가 죽어 깨끗한 원이 생겨 있었습니다. 플레밍은 페니실륨 노타툼이라는 푸른곰팡이가 박테리아를 죽이는 물질을 분비한다는 사실을 알아냈습니다.

하지만 발견이 곧바로 치료제가 된 것은 아니었습니다. 플레밍의 발견은 처음에는 미생물 분리용 수준에 가까웠고, 실제 대량 생산과 치료제로의 발전은 2차 세계대전 직전 하워드 플로리와 언스트 체인의 노력으로 가능해졌습니다.

1941년에는 장미 가지에 얼굴을 긁혀 감염된 경찰관에게 페니실린이 투여되어 증상이 호전되는 사례가 나타났습니다. 이 이야기는 항생제가 왜 기적의 약으로 불렸는지 보여줍니다.

2. 항생제는 어떻게 박테리아만 공격할까?

항생제는 소독제와 다릅니다. 소독제는 표면에 쓰이며 넓은 범위로 세포를 파괴하는 무차별적인 화학물질에 가깝습니다. 반면 항생제는 몸 안에서 박테리아를 겨냥하도록 쓰이는 약입니다.

사람이나 동물의 세포와 박테리아 세포는 구조가 다릅니다. 박테리아는 세포벽, 원형질막, DNA, 리보솜 등을 가진 원핵세포 형태의 단세포 생물입니다. 항생제는 이런 차이를 이용합니다.

항생제는 박테리아의 단백질 생성이나 DNA 생성 과정을 막거나, 세포벽과 세포막을 무너뜨려 박테리아가 스스로를 통제하지 못하게 만든다고 설명합니다. 그래서 박테리아의 성장을 막거나 직접 죽일 수 있습니다.

3. 감기에는 왜 항생제가 잘 듣지 않을까?

많은 사람이 감기에도 항생제가 필요하다고 생각하지만, 책의 설명을 기준으로 보면 이것은 대표적인 오해입니다. 감기는 주로 바이러스 감염이고, 항생제는 박테리아를 겨냥하는 약입니다.

박테리아는 스스로 번식할 수 있는 완전한 단세포 생물입니다. 반면 바이러스는 세포가 없고 스스로 번식할 수 없습니다. 바이러스는 숙주 세포 안으로 들어가 그 세포의 복제 장치를 빼앗아야만 자신을 늘릴 수 있습니다.

항생제가 공격하는 세포벽, 리보솜 같은 표적은 바이러스에는 없습니다. 그래서 바이러스 감염에 항생제를 쓰면 효과가 없고, 오히려 내성 박테리아가 살아남을 기회를 줄 수 있습니다.

4. 항생제 내성은 왜 생길까?

항생제 내성은 사람이 약에 익숙해져서 생기는 것이 아닙니다. 내성은 박테리아가 항생제를 이겨내도록 변하는 현상입니다.

박테리아는 번식 속도가 빠릅니다. 번식 과정에서 돌연변이가 생길 수 있고, 그중 일부는 항생제 공격에도 살아남는 성질을 가질 수 있습니다. 항생제를 쓰면 약한 박테리아는 죽지만, 살아남은 내성 박테리아는 빈자리를 차지해 더 늘어납니다.

문제는 내성 능력이 한 종류의 박테리아 안에서만 머물지 않을 수 있다는 점입니다. 박테리아는 다른 종류의 박테리아에게 자신의 내성 유전 물질을 전달할 수도 있습니다.

또한 항생제가 소용없는 바이러스성 감기에 쓰이거나, 가축 성장 촉진 목적으로 대량 사용되는 일도 내성 문제를 키우는 요인으로 제시됩니다.

5. 슈퍼박테리아는 무엇일까?

슈퍼박테리아는 특별한 괴물이 아니라, 여러 항생제에 잘 죽지 않도록 진화한 박테리아를 쉽게 부르는 말입니다. 예전에는 치료하기 쉬웠던 세균 감염이 약이 잘 듣지 않는 감염으로 바뀔 수 있습니다.

대표적인 예로 MRSA, 즉 메티실린 내성 황색포도상구균이 있습니다. 플레밍이 연구했던 황색포도상구균이 계속 진화하면서 페니실린은 물론 여러 항생제에도 내성을 갖게 된 사례입니다.

슈퍼박테리아가 무서운 이유는 치료 선택지가 줄어든다는 데 있습니다. 항생제는 인류에게 강력한 도구였지만, 박테리아의 빠른 진화는 그 도구를 점점 무디게 만들 수 있습니다.

6. 독자가 헷갈리기 쉬운 점

첫째, 감기에 항생제가 꼭 필요하다는 오해가 있습니다. 감기는 바이러스성인 경우가 많아 항생제가 표적으로 삼는 박테리아와 다릅니다.

둘째, 항생제 내성이 사람에게 생긴다고 오해하기 쉽습니다. 실제로 내성은 사람 몸이 아니라 박테리아 쪽에서 생기는 변화입니다.

셋째, 소독제와 항생제를 같은 원리로 생각할 수 있습니다. 소독제는 무차별적으로 표면을 처리하는 성격이 강하고, 항생제는 몸 안에서 박테리아의 특정 구조를 겨냥합니다.

넷째, 플레밍이 곰팡이를 발견하자마자 완성된 주사약을 만든 것은 아닙니다. 실제 치료제로 자리 잡기까지는 플로리와 체인의 대량 생산 연구가 중요했습니다.

다섯째, 바이러스도 세포처럼 항생제로 죽일 수 있다고 생각하기 쉽습니다. 하지만 바이러스는 세포가 아니며, 항생제의 표적이 되는 구조가 없습니다.

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