모기가 독을 씹어 먹기 시작했다

매년 60만 명 이상이 말라리아로 목숨을 잃는다. 그런데 지금, 그 숫자를 막아온 가장 오래된 방어선이 흔들리고 있다.

살충제다. 2차 세계대전 이후 인류는 말라리아를 옮기는 아노펠레스(Anopheles) 모기를 죽이기 위해 화학물질을 써왔다. 살충제 처리된 모기장, 가정 내벽 분사. 이 두 가지 방법만으로 2000년부터 2015년 사이 5억 건 이상의 말라리아 감염을 막았다는 추산도 있다. 그런데 모기가 이 독을 스스로 분해하기 시작했다.

독을 먹고 사는 모기들

하버드대 T.H. 챈 공중보건대학원 소속 진화유전학자 제이컵 테네센 연구팀은 최근 남미 주요 말라리아 매개체인 아노펠레스 다를링기(Anopheles darlingi) 모기 1,000개 이상의 게놈을 분석한 연구 결과를 발표했다. 브라질 대서양 연안부터 콜롬비아 안데스 태평양 사면까지 16개 지점에서 채집된 샘플이다.

연구팀이 발견한 것은 예상치 못한 방식의 진화였다. 기존에 알려진 살충제 내성 메커니즘은 신경세포 이온채널의 형태 변화였다. 피레스로이드나 DDT 같은 살충제는 신경세포 채널을 강제로 열어 모기를 마비시키는데, 채널 모양 자체를 바꿔 이 공격을 무력화하는 것이다. 그런데 아노펠레스 다를링기에서는 이런 변화가 포착되지 않았다.

대신 연구팀은 독성 물질을 분해하는 효소를 만드는 유전자군에서 강력한 진화 신호를 포착했다. ‘P450’이라 불리는 이 효소들의 활성이 높아지면 살충제를 몸 안에서 무력화할 수 있다. 더 놀라운 것은 속도였다. 관련 P450 유전자 클러스터가 20세기 중반 살충제 사용이 시작된 이후 남미 전역에서 독립적으로 최소 7번 변화했다. 같은 해결책을 서로 다른 집단이 각자 찾아낸 것이다. 프랑스령 기아나에서는 또 다른 P450 유전자군이 유사한 진화 패턴을 보였다.

실험실 검증도 이뤄졌다. 밀폐된 병 안에서 모기들을 피레스로이드에 노출시켰을 때, P450 유전자 구성의 차이가 생존 시간과 직접적으로 연결됐다.

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왜 지금, 이 연구가 중요한가

아프리카에서는 이미 경고음이 울리고 있다. 1990년대 중반만 해도 아프리카 아노펠레스 대부분은 피레스로이드에 취약했다. 그런데 지금 가나에서 말라위까지, 이 모기들은 과거 치사량의 10배 농도에서도 살아남는다. 일부 지역에서는 말라리아 방제에 사용되는 주요 살충제 4개 계열 전부에 내성을 보이는 개체군이 등장했다.

남미는 아프리카보다 살충제 집중 방제가 드물었음에도 같은 방향으로 진화하고 있다. 연구팀은 농업용 살충제의 간접 노출에 주목한다. 진화 신호가 가장 강하게 나타난 지역이 농업이 활발한 곳이었다. 말라리아 방제와 무관한 농업 현장이 의도치 않게 모기의 ‘훈련장’이 되고 있다는 뜻이다.

이 모기가 가진 또 다른 무기는 숫자다. 연구 결과 아노펠레스 다를링기의 유전적 다양성은 인간의 20배 이상으로 나타났다. 개체군이 방대할수록 유용한 돌연변이가 등장할 확률이 높고, 한번 퍼지기 시작하면 막기도 어렵다. 연구팀은 DDT에 내성을 진화시키지 못하고 멸종 위기까지 몰렸던 대머리독수리의 사례와 대비시킨다. 수천 마리의 새와 수백만 마리의 곤충은 진화의 속도 자체가 다르다.

인류의 다음 수는 무엇인가

연구팀은 몇 가지 대응 방향을 제시한다. 살충제를 지속적으로 강하게 쓰는 방식은 오히려 내성 진화를 가속한다. 살충제 종류를 교체하거나 시차를 두고 혼합 사용하는 전략이 내성 발달을 늦출 수 있다. 게놈 규모의 시퀀싱을 통해 새로운 내성 신호를 조기에 포착하는 감시 체계도 필요하다.

더 장기적인 접근으로는 ‘유전자 드라이브(gene drive)’가 주목받고 있다. 모기 집단 전체에 특정 유전자 변형을 강제로 퍼뜨려 개체 수를 줄이거나 말라리아 기생충을 옮기지 못하도록 만드는 기술이다. 일부 국가에서 이미 시험이 시작됐다. 그러나 연구자들은 모기의 적응력이 이 전략에도 장애물이 될 수 있다고 경고한다.

최근 말라리아 백신 개발이 진전을 이루고 있지만, 백신만으로는 부족하다. 말라리아는 기생충이 매개하는 질병이라 바이러스성 질환보다 면역 회피가 복잡하다. 모기 자체를 통제하는 벡터 관리는 여전히 방어의 핵심 축이다.