보이지 않는 적을 찾아낸 자들

19세기 중반까지 인류는 수백만 명을 죽이는 질병의 원인을 몰랐다. 콜레라가 유럽 도시를 쓸어가도, 결핵이 젊은이들을 앗아가도, 상처가 썩어가도 — 의사들은 나쁜 공기나 신의 징벌이라는 말로 죽음을 설명했다. 세 명의 과학자가 그 어둠을 걷어냈다. 루이 파스퇴르는 질병이 눈에 보이지 않는 생물에서 온다는 것을 증명했고, 로베르트 코흐는 특정 세균이 특정 질병을 일으킨다는 법칙을 세웠으며, 알렉산더 플레밍은 그 세균을 죽이는 무기를 우연과 관찰력으로 발견했다. 이것이 현대 의학의 세 방벽이다.

세 사람의 이름은 하나의 이야기로 묶인다. 파스퇴르가 “적은 존재한다”고 선언했고, 코흐가 “그 적의 정체는 이것이다”고 규명했으며, 플레밍이 “이 무기로 그 적을 쓰러뜨릴 수 있다”고 보여주었다. 그러나 세 사람의 방법론과 기질은 이보다 더 다를 수 없었다. 한 명은 열정적인 프로파간다로 세상을 설득했고, 한 명은 차갑고 엄밀한 증거로 역사를 썼으며, 한 명은 어느 여름날 아침의 실수에서 세기의 발견을 끌어냈다.

루이 파스퇴르: 세균이라는 적의 존재를 세상에 알린 사람

루이 파스퇴르는 화학자였다. 의사가 아니었다. 그는 포도주가 왜 썩는지를 연구하다가, 결국 인류 역사를 바꾸는 질문에 이르렀다. 1857년, 파스퇴르는 발효가 단순한 화학 반응이 아니라 미생물의 활동임을 증명했다. 젖산 발효에는 젖산균이, 알코올 발효에는 효모가 관여한다. 이것은 당시 과학계의 통설을 뒤집는 주장이었다.

그러나 더 큰 싸움이 기다리고 있었다. 당시 과학계에는 ‘자연발생설’이라는 믿음이 있었다 — 생물은 무생물에서 저절로 발생할 수 있다는 것이다. 1861년, 파스퇴르는 우아한 실험으로 이 이론을 무너뜨렸다. 그의 유명한 ‘백조목 플라스크’는 끝이 S자로 구부러진 관을 가진 유리병이었다. 공기는 통하지만 공기 중의 미생물은 통과할 수 없는 구조였다. 이 플라스크 안의 육즙은 끓인 뒤 수개월이 지나도 썩지 않았다. 반면 관을 부러뜨려 외부 공기에 노출시키는 순간 즉시 부패가 시작됐다. 생명은 생명에서만 나온다 — 과학사에서 가장 단순하고 결정적인 증명 중 하나였다.

“과학은 국적이 없다. 하지만 과학자는 조국을 가진다.”
— 루이 파스퇴르

파스퇴르의 진면목은 실험실 밖에서도 드러났다. 그는 자신의 발견을 의학에 직접 적용하는 데 망설임이 없었다. 1885년, 개에게 물려 광견병에 노출된 아홉 살 소년 조제프 마이스테르가 그의 연구실로 찾아왔다. 당시 광견병 백신은 아직 동물 실험 단계였다. 파스퇴르는 열흘에 걸쳐 소년에게 점점 강도를 높인 백신을 접종했다. 소년은 살았다. 이 사건은 파스퇴르를 프랑스의 국민 영웅으로 만들었고, 면역학 시대의 서막을 열었다.

파스퇴르는 세 차례의 뇌졸중으로 오른쪽 몸이 마비된 채로도 연구를 이어갔다. 그가 남긴 유산은 단지 발효 이론이나 광견병 백신에 그치지 않는다. 저온살균법(파스퇴리제이션), 탄저병·콜레라 백신, 병원 내 무균 수술의 필요성 강조까지 — 그의 이름은 오늘날 우리가 먹는 우유 한 팩에도 새겨져 있다.

로베르트 코흐: 세균 하나하나에 이름표를 붙인 사람

로베르트 코흐는 프로이센 시골 마을의 개업의였다. 아내가 생일 선물로 현미경을 사준 날, 그는 시골 진료실 한켠에 작은 실험실을 차렸다. 그 현미경 아래서 그는 세균학이라는 새로운 학문을 혼자 만들어나갔다. 1876년, 코흐는 탄저병을 일으키는 세균의 전체 생활사를 규명했다. 단순히 세균을 관찰한 것이 아니었다 — 포자 형성, 증식, 감염 경로까지 완전한 시나리오를 처음으로 서술한 것이었다.

코흐를 코흐답게 만든 것은 ‘코흐의 공리(Koch's Postulates)’였다. 어떤 세균이 특정 질병을 일으킨다고 주장하려면, 네 가지 조건을 모두 충족해야 한다는 규칙이다. 첫째, 의심되는 세균이 병든 숙주 모두에서 발견되어야 한다. 둘째, 그 세균이 순수 배양되어야 한다. 셋째, 배양된 세균을 건강한 숙주에 접종하면 같은 병이 발생해야 한다. 넷째, 감염된 숙주에서 같은 세균이 다시 분리되어야 한다. 이 엄밀한 기준이 이전까지의 추측을 증거 기반 의학으로 바꾸어놓았다.

“언젠가는 결핵이 정복될 날이 올 것이다. 그 날은 인류가 더 이상 결핵을 두려워하지 않아도 되는 날이다.”
— 로베르트 코흐, 1882년 결핵균 발견 발표 당시

1882년 3월 24일, 베를린 생리학회에서 코흐의 발표가 있었다. 그는 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)을 분리하고, 코흐의 공리를 통해 그것이 결핵의 원인임을 증명했다. 청중은 박수도 치지 않았다. 너무 놀라서 경이로움 속에 침묵했다. 당시 결핵은 유럽 사망자 일곱 명 중 한 명을 죽이는 병이었다. 코흐는 그 공포에 이름을 붙여준 것이다. 이듬해 그는 콜레라균도 규명했다. 오늘날 3월 24일은 세계 결핵의 날이다.

코흐와 파스퇴르는 라이벌이었다. 독일과 프랑스 사이의 보불전쟁(1870) 이후 두 나라의 감정은 험했고, 두 거인은 서로의 연구를 공개적으로 비판했다. 파스퇴르가 먼저 세균 이론을 제창했다면, 코흐는 그것을 정밀한 방법론으로 완성했다. 두 사람의 경쟁은 세균학의 발전을 가속했다. 과학의 역사에서 경쟁이 협력보다 더 많은 성과를 낸 드문 사례 중 하나다.

알렉산더 플레밍: 준비된 눈이 포착한 우연의 기적

1928년 9월의 어느 아침, 알렉산더 플레밍은 런던 세인트 메리 병원의 실험실로 출근했다. 휴가 전 실험대에 그냥 두고 간 포도상구균 배양 접시들을 정리하던 중 그는 멈췄다. 접시 한 개에 푸른곰팡이(Penicillium notatum)가 피었는데, 그 주위의 세균이 죽어 있었다. 대부분의 과학자라면 오염된 실험을 버렸을 것이다. 플레밍은 달랐다. 그는 그것을 들여다보았다.

플레밍이 이 순간을 놓치지 않은 데는 이유가 있었다. 그는 10년 전 1차 대전의 야전 병원에서 상처 감염으로 죽어가는 병사들을 지켜본 의사였다. 그 트라우마가 그로 하여금 평생 세균을 죽이는 물질을 탐색하게 만들었다. 1921년에는 인간의 눈물과 콧물에서 항균 효소 ‘라이소자임’을 발견하기도 했다. 준비된 눈만이 우연을 발견으로 바꾼다 — 파스퇴르의 오래된 명언은 플레밍의 1928년에 완벽하게 들어맞았다.

“어느 날 나는 잠에서 깨어 세상을 바꿀 생각을 했다. 다음 날 아침에 깨어나 세상을 바꾸지 않기로 결심했다. 마찰이 너무 심했다.”
— 알렉산더 플레밍 (유머 감각이 넘쳤던 그의 일상적 발언)

그러나 플레밍의 이야기가 그것으로 끝났다면, 페니실린은 역사에 남지 못했을 것이다. 그는 곰팡이 추출물이 세균을 죽인다는 것을 논문으로 발표했지만 약품으로 정제하는 기술이 없었다. 1940년, 하워드 플로리와 언스트 체인이 그 논문을 재발견하고 페니실린을 정제하는 데 성공했다. 2차 대전 중 연합군 부상병들에게 대량 투여된 페니실린은 1차 대전 대비 감염 사망률을 극적으로 낮추었다. 1945년 노벨상은 세 사람 모두에게 돌아갔다.

플레밍은 수상 소감에서 한 가지를 강조했다. 페니실린을 남용하면 세균이 내성을 가질 것이라고. 1928년의 발견자가 2025년의 의학계가 직면한 항생제 내성 위기를 이미 경고했다. 과학적 예언의 무게가 이 한 마디에 담겨 있다.