항생제와 세균의 ‘끝없는 전쟁’

항생제와 세균의 ‘끝없는 전쟁’ 

글 : 권오길 (강원대학교 명예 교수)
“이것 참 재미있는 걸!” 1928년 9월 23일, 한 달 넘게 여름 휴가를 마치고 돌아온 플레밍(A. Fleming)이 탄성을 내질렀다. 화농균과 포도상구균 등 고름 세균을 실험하던 배양접시 하나가 ‘사고’를 친 것. 휴가 가느라 아무렇게나 처박아둔, 뚜껑 열린 배양접시에 같은 건물의 다른 층에서 키우던 푸른곰팡이(Penicillium notatum)의 홀씨(포자)가 바람을 타고 사뿐히 날아앉은 것이다. 세균끼리는 물론이고 세균과 곰팡이, 곰팡이와 곰팡이 사이에서도 죽살이치는 다툼이 있는지라 문제의 배양접시에 날아든 푸른곰팡이는 거기 있던 화농균을 죽였다. 푸른곰팡이가 분비한 항생제(antibiotics), 즉 페니실린(penicillin)이 화농균을 자라지 못하게 했던 것이다.
위대한 과학업적의 탄생을 ‘우연성(偶然性)’이 지배하는 경우는 허다하다. 플레밍은 페니실린을 발견한 업적으로 1945년 노벨 생리의학상을 받는다. 그는 하루에 3시간밖에 잠을 자지 않았던 사람으로 알려졌다. 일할 때는 열심히 일하고, 놀 땐 열심히 놀아야 하는 법. 콸콸 흐르는 여울물에서 달을 보지 못한다. 쉬고 또 쉬어라!
“수천 가지의 곰팡이와 세균이 있는데 알맞은 시간(time), 때맞은 장소(space)에 푸른곰팡이 홀씨가 떨어졌다는 것은 복권에 당첨된 것과 같다.” “나는 페니실린을 발명하지 않았다. 자연이 만든 것을 발견했을 뿐이다.” 20세기를 움직인 대 발견을 플레밍은 촌철살인(寸鐵殺人)적으로 표현했다.
닳고 닳은 영혼의 눈을 가진 사람이 과학자다. 그는 과감한 도전정신과 함께 엉뚱한 사고도 해야 한다. 무서운 집념과 과단성도 지녀야 한다. 무엇보다 하나를 끈질기게 물고 늘어져 더 흘릴 땀방울이 없을 때까지 파고드는 옹고집에, 센 바람에도 꺾이지 않는 질풍경초(疾風勁草)처럼 아무리 어려운 일이라도 결코 포기하지 않는 기개가 있어야 한다.
한마디로 ‘독종(毒種)’이 돼야 한다. 인류가 만든 가장 위대한 의학적 성과는 첫째가 깨끗한 물과 하수도요, 둘째가 항생제의 발견이라고 했다. 항생제가 없는 세상이 어떤 모습일지 상상하기는 쉽지 않다. 항생제는 세균이나 곰팡이의 성장을 어떻게 억제하고 죽일까? 항생제는 세균의 세포벽을 합성하는 효소의 기능을 억제하거나 세포벽을 파괴하는 효소의 기능을 항진(亢進)시킨다. 또 단백질 합성을 억제해 새 세포의 생성을 막거나 핵산(DNA) 복제를 저해하는 등 그 종류에 따라 반응하는 부위나 기능이 각각 다르다. 병원균의 특성에 따라 항생제를 달리 처방하는 것은 바로 이런 이유 때문이다.
세균도 항생제에 만만하게 당하기만 하지는 않는다. 같은 항생제를 자주 쓰면 그 세균 역시 항생제의 ‘작전’을 재빨리 간파하고 맞서기에 나선다. 여러 차례 공격을 받은 세균이 페니실린을 분해하는 효소인 페니실리나제(penicillinase)를 새로 만들어 페니실린을 녹여버리는 게 바로 그런 경우다. 이렇게 항생제에 대한 저항성을 가진 세균을 내성균(耐性菌)이라고 한다. 세균이 한 발짝 진화하는 것은 돌연변이 탓이다. 우주만물 모든 것에 변하지 않는 것이 없다더니만, 하찮은 세균까지도…. 제행무상(諸行無常)이라! 

抗生素和細菌的"無休止的戰爭"

文章:權五吉（江原大學名譽教授）
1928年9月23日，結束一個多月的暑假回來的弗萊明（A. Fleming）發出了讚歎聲。 試驗化膿菌和葡萄球菌等膿菌的培養盤子惹了禍。 爲了休假隨意插進、打開蓋子的培養盤子裏，在同一棟建築物的其他層中飼養的"綠色黴菌（Penicillium notatum）"的孢子乘風輕快地飛了起來。 不僅是細菌之間，細菌和黴菌、黴菌和黴菌之間也存在着相互爭鬥，因此飛入問題培養盤中的綠色黴菌殺死了那裏的化膿菌。 藍黴分泌的抗生素(antibiotics)，即青黴素(penicillin)阻止了化膿菌的生長。
"偶然性"支配偉大科學業績的誕生的情況很多。 弗萊明因發現青黴素的業績，在1945年獲得了諾貝爾生理醫學獎。 據悉，他一天只睡了3個小時。 工作的時候要努力工作，玩的時候要努力玩耍。 在嘩嘩的淺水裏看不到月亮。 休息一會兒再休息吧！
"有數千種黴菌和細菌，在合適的時間（time）和適時的場所（space）上掉下了藍色黴菌，就像中了彩票一樣。" "我沒有發明青黴素。 只是發現了大自然製造的。" 弗萊明用寸鐵殺人的方式描述了驅動20世紀的大發現。
擁有磨損的靈魂的眼睛的人是科學家。 他既要有果敢的挑戰精神，也要進行出乎意料的思考。 要有可怕的執著和果斷性。 最重要的是，要像堅持不懈地咬住一個不放，直到沒有更多的汗珠爲止，一直鑽進來的頑固信念、風雨無阻的疾風耕草一樣，無論多麼困難的事情，都要有永不放棄的氣概。
總而言之，應該成爲"毒種"。 人類創造的最偉大的醫學成果是第一是乾淨的水和下水道，第二是抗生素的發現。 很難想象沒有抗生素的世界會是什麼樣子。 抗生素如何抑制和殺死細菌或黴菌的生長？ 抗生素抑制了合成細菌細胞壁的酶的功能或破壞細胞壁的酶的功能。 另外，抑制蛋白質合成，阻止新細胞生成或阻礙核酸(DNA)複製等根據其種類做出反應的部位或功能各不相同。 根據病原菌的特性開不同的抗生素就是這個原因。
細菌也不只是被抗生素所忽視。 如果經常使用同樣的抗生素，細菌也會迅速識破抗生素的"作戰"並展開對抗。 受到多次攻擊的細菌重新制造分解青黴素的酶青黴素酶（penicillinase），溶解青黴素就是這種情況。 像這樣對抗生素具有抵抗性的細菌被稱爲耐藥性病菌。 細菌進一步進化是因爲突變。 宇宙萬物無不改變就連微不足道的細菌也…諸行無常！