말라리아원충

3. 생활사

말라리아원충의 생활사는 사람과 모기 두 숙주를 오가며 복잡하게 진행된다.

• 사람 (중간 숙주):
• '''스포로조이트'''(sporozoite, 분열소체) 형태: 학질모기(드물게 사상파리)가 사람을 물 때 침과 함께 몸 속으로 들어온다.
• '''간 단계''': 스포로조이트는 간세포로 이동하여 분열생식(schizogony)을 통해 빠르게 증식한다. 일부는 '''히프노조이트'''(hypnozoite, 휴면체) 형태로 수십 년간 잠복하기도 한다.
• '''적혈구 단계''': 간에서 나온 말라리아원충은 적혈구로 침입하여 무성생식을 반복한다. 이때 적혈구가 파괴되면서 발열, 빈혈 등의 증상이 나타난다.
• '''생식모체'''(gametocyte) 형성: 일부 원충은 생식모체로 변하여 모기에게 전파될 준비를 한다.

• 모기 (최종 숙주):
• '''생식모체 흡수''': 모기가 감염된 사람의 피를 빨 때 생식모체를 함께 섭취한다.
• '''유성생식''': 모기의 소화관 내에서 생식모체는 배우자(gamete)를 생성하고, 이들이 수정하여 접합자를 형성한다.
• '''오오키네트'''(ookinete, 충양체) 형성: 운동성을 가진 접합자는 소화관 상피세포로 침입한다.
• '''포자생식'''(sporogony): 오오키네트는 오오시스트(oocyst)로 발달하고, 감수 분열을 거쳐 수많은 '''스포로조이트'''를 생성한다.
• '''스포로조이트 전파''': 오오시스트가 터지면서 방출된 스포로조이트는 모기의 침샘으로 이동하여 다음 흡혈 시 다른 사람에게 전파될 준비를 마친다.

3. 1. 감염

4. 진화 및 분류

''Plasmodium''^영어 속은 숙주 적혈구 내에서 분열증의 무성 생식 과정을 거치고, 숙주 헤모글로빈을 소화하는 부산물로 결정성 색소인 헤모조인을 생성하는 아피콤플렉사 문에 속하는 모든 진핵생물로 구성된다.^[19]

말라리아원충은 세포 한쪽 끝에 특징적인 분비 소기관을 가진 단세포 기생충의 문 아피콤플렉사에 속한다.^[14] 아피콤플렉사 내에서, 말라리아원충은 혈구 내에서 생존하는 모든 아피콤플렉사를 포함하는 목 혈구충목에 속한다.^[15]

다른 아피콤플렉사처럼, ''Plasmodium'' 종은 기생충의 정단 끝 부분에 숙주로 이펙터를 분비하기 위한 특수화된 소기관 역할을 하는 여러 세포 구조를 가지고 있다.

''Plasmodium'' 종은 또한 공생 발생 기원의 두 개의 큰 막으로 둘러싸인 소기관인 미토콘드리아와 아피코플라스트를 포함하며, 둘 다 기생충의 대사에서 중요한 역할을 한다.

분자 생물학적 방법을 사용한 ''말라리아원충'' 종 연구는 이 그룹의 진화가 형태학적 분류를 완벽하게 따르지 않았음을 시사한다.^[19] 형태학적으로 유사하거나 동일한 숙주에 감염되는 많은 ''말라리아원충'' 종들이 단지 멀리 떨어진 관계일 뿐인 것으로 밝혀졌다.^[20]

1990년대에 여러 연구에서 다양한 종의 리보솜 RNA와 표면 단백질 유전자를 비교하여 ''열대열 말라리아원충''(P. falciparum^la)이 다른 영장류 기생충보다 조류 기생충과 더 밀접한 관련이 있음을 발견하여 ''말라리아원충'' 종의 진화적 관계를 평가하려고 했다.^[17] 그러나 더 많은 ''말라리아원충'' 종을 표본 추출한 후속 연구에서 포유류의 기생충이 간원충(Hepatocystis)과 함께 한 계통군을 형성하는 반면, 조류 또는 도마뱀의 기생충은 아속을 따르지 않는 진화적 관계와 함께 별도의 계통군을 형성하는 것으로 나타났다.^[17][21]

다양한 ''말라리아원충'' 계통이 분화된 시기에 대한 추정치는 광범위하게 달랐다. 혈구포자충목(Haemosporida)의 다양화에 대한 추정치는 약 1,620만 년에서 1억 년 전까지 다양하다.^[17] 의학적 중요성 때문에 인간 기생충인 ''열대열 말라리아원충''(P. falciparum^la)이 다른 ''말라리아원충'' 계통으로부터 분화된 시기를 측정하는 데 특히 관심이 집중되었다. 이에 대한 추정 날짜는 11만 년에서 250만 년 전까지 다양하다.^[17]

미토콘드리아 DNA, 아피코플라스트, 및 핵 DNA의 유전자 서열을 조사한 연구에서는 ''열대열 말라리아원충''(P. falciparum^la)에 가장 가까운 근연종은 ''P. praefalciparum^la''(고릴라를 숙주로 함)임을 지지한다.^[55][56][57] 이 두 종은 침팬지의 기생충 ''P. reichenowi^la''와 가까운 계통 관계에 있으며, 이전에는 ''P. reichenowi^la''가 ''열대열 말라리아원충''(P. falciparum^la)의 가장 가까운 근연종이라고 생각되었다. 또한, 한때는 ''열대열 말라리아원충''(P. falciparum^la)도 조류의 기생충에서 유래한다고 생각되었다.^[58]

유전자 다형성의 정도를 조사해 보면, ''P. praefalciparum^la''을 포함한 근연종에 비해 ''열대열 말라리아원충''(P. falciparum^la) 게놈 내의 다형성은 매우 낮은 수준임을 알 수 있었다.^[59][55] 이는 인간에서의 ''열대열 말라리아원충''(P. falciparum^la)의 기원이 최근임을 시사하며, ''P. praefalciparum^la''과의 공통 조상이 인간에게 감염될 수 있게 되었을지도 모른다.^[55] ''열대열 말라리아원충''(P. falciparum^la)의 유전적 정보에는 최근의 집단 확대 경향의 징후가 나타나 있으며, 이는 농업 혁명에 의한 인구 확대 시기와 일치한다. 대규모 농업의 발전은 더 많은 모기의 번식지를 만들어냄으로써 그 집단 밀도를 증가시켜, 열대 말라리아 원충의 진화와 확대를 일으켰을 가능성이 있다.^[60]

4. 1. 분류

원숭이와 유인원을 감염시키는 종 중 열대열원충(P. falciparum)과 ''P. reichenowi''는 Laverania 아속으로 분류된다. 영장류를 포함한 다른 포유류(여우원숭이 등)를 감염시키는 기생충은 Vinckeia 아속으로 분류된다. Bennettinia, Giovannolaia, Haemamoeba, Huffia, Novyella의 다섯 아속에는 알려진 조류 말라리아 종이 포함되어 있다.^[18] 나머지 아속인 ''Asiamoeba'', ''Carinamoeba'', ''Lacertamoeba'', ''Ophidiella'', ''Paraplasmodium'' 및 ''Sauramoeba''에는 파충류를 감염시키는 다양한 기생충 그룹이 포함되어 있다.^[42]

4. 2. 계통

4. 3. 기원

5. 분포

말라리아원충 종은 전 세계에 분포한다. 모든 말라리아원충 종은 기생충이며, 생활 주기를 완료하려면 척추동물 숙주와 곤충 숙주 사이를 이동해야 한다. 다양한 말라리아원충 종은 서로 다른 숙주 범위를 보이는데, 일부 종은 단일 척추동물과 곤충 숙주로 제한되는 반면, 다른 종은 여러 종의 척추동물 및/또는 곤충을 감염시킬 수 있다.

5. 1. 척추동물

5. 2. 곤충

6. 역사

샤를 루이 알퐁스 라브랑은 1880년 말라리아 환자의 혈액에서 기생충을 처음으로 발견하여 ''Oscillaria malariae''라고 명명했다.^[39] 1885년, 동물학자 에토레 마르키아파바와 안젤로 첼리는 이 기생충을 재검토하여 점균류의 다핵 세포와 유사하다는 점에 착안, 새로운 속의 구성원으로서 ''Plasmodium''이라고 명명했다.^[40] 1886년 카밀로 골지는 여러 종이 다양한 형태의 말라리아를 유발할 수 있다는 사실을 처음으로 인식했다.^[39] 그 직후, 조반니 바티스타 그라시와 라이몬도 필레티는 인간 말라리아를 유발하는 두 가지 다른 유형의 기생충을 각각 ''Plasmodium vivax''와 ''Plasmodium malariae''라고 명명했다.^[39] 1897년, 윌리엄 웰치는 ''Plasmodium falciparum''을 발견하여 명명했다. 이후 인간에게 감염되는 다른 두 종의 ''Plasmodium''이 확인되었다. ''Plasmodium ovale''(1922년)와 ''Plasmodium knowlesi''(1931년 긴꼬리원숭이에서 확인, 1965년 인간에서 확인)이다.^[39] 1897년 로널드 로스와 1899년 조반니 바티스타 그라시, 아미코 비그나미, 주세페 바스티아넬리는 곤충 숙주가 ''Plasmodium'' 생활 주기에 기여한다는 사실을 설명했다.^[39]

1966년, 시릴 가넘은 숙주 특이성과 기생충 형태를 기준으로 ''Plasmodium''을 9개의 아속으로 분리할 것을 제안했다.^[16] 여기에는 1963년 A. 코라데티가 조류 감염 ''Plasmodium'' 종에 대해 제안했던 4개의 아속이 포함되었다.^[41][18] 1988년 샘 R. 텔포드는 파충류를 감염시키는 ''Plasmodium'' 기생충을 재분류하면서 이 체계를 확장하여 5개의 아속을 추가했다.^[42][16] 1997년, G. 발키우나스는 조류 감염 ''Plasmodium'' 종을 재분류하여 다섯 번째 아속인 ''Bennettinia''를 추가했다.^[18][43]

말라리아는 역사를 통틀어 인류를 괴롭혀 왔으며, 늪지에서 나오는 장기에 의해 유발된다고 여겨졌다.^[61] 그러나 19세기에 파스퇴르와 코흐에 의해 미생물이 병원체가 될 수 있다는 것이 밝혀지자, 말라리아의 병원체도 미생물이라고 생각하게 되었다. 실제로 늪에서 분리된 세균을 토끼에게 주사하면 비종을 동반하는 발열이 일어난다고 하여, Bacillus malariae^la라고 명명된 예가 있다.^[62]

1880년 프랑스의 군의관이었던 라브랑은 말라리아 환자의 혈액 속에서 미생물을 발견하고, 이것이 말라리아의 병원체(말라리아 원충)라고 주장했다.^[63] 라브랑은 처음 세 가지 형태(생식 모체, 편모 방출로 생긴 웅성 생식체, 자성 생식체)를 관찰했는데, 모두 열대열 말라리아 원충을 관찰한 것으로 여겨진다.^[64] 라브랑은 세 가지 형태를 모두 같은 종이라고 생각하여, 특히 웅성 생식체의 실 모양 구조가 Oscillaria^la와 유사하다는 점에서 Oscillaria malariae^la라고 명명했다.^[65] 그러나 Oscillaria^la 속은 말라리아 원충과는 전혀 다른 조류이며, 라브랑 자신도 나중에 이 이름을 사용하지 않게 되었다. 당시에는 세균 병원체설이 널리 퍼져있었기 때문에, 라브랑의 설이 널리 받아들여지기까지 10년 정도가 걸렸다.^[61]

얼마 지나지 않아 이탈리아 로마 대학교의 마르키아파바 등은 말라리아 환자의 적혈구 내에서 증식하는 아메바 형태의 생물을 발견하고, 1885년에 Plasmodium malariae^la라고 명명했다.^[66] 이것이 플라스모디움 속의 기원인데, 그들이 관찰한 것도 대부분 열대열 말라리아 원충이었고, 약간의 삼일열 말라리아 원충이 섞여 있었다고 여겨진다.^[67] 현재 Plasmodium malariae^la는 사일열 말라리아 원충의 학명이지만, 이는 20세기에 생겨난 혼란의 결과이다.

골지는 1885년부터 1889년에 걸쳐 말라리아에는 발열의 주기성으로 삼일열과 사일열이 있으며, 이것이 말라리아 원충의 생활환과 관련 있다는 것^[68], 또한 삼일열에도 봄에 많은 양성의 것과, 여름부터 가을에 걸쳐 많은 악성의 것이 있으며, 각각 다른 종의 말라리아 원충이 관련되어 있다는 것을 보여주었다.^[69] 같은 시기에 우크라이나 하리코프 대학교의 다니레프스키는 조류와 파충류의 적혈구에 기생하는 다양한 생물을 기재했는데, 그 안에는 말라리아 원충도 많이 포함되어 있었다.^[70] 1891년에 로마노프스키 염색이 개발되면서, 다양한 동물의 말라리아 원충이 발견되게 되었다.^[61]

참조

_[1] 웹사이트 CDC – Malaria Parasites – About https://www.cdc.gov/[...] U.S. Centers for Disease Control and Prevention 2015-12-28
_[2] 논문 The nuclear envelope and gene organization in parasitic protozoa: Specializations associated with disease
_[3] 논문 Vacuolar protein sorting mechanisms in apicomplexan parasites
_[4] 논문 Plasmodium rhoptry proteins: Why order is important
_[5] 논문 Subversion of host cellular functions by the apicomplexan parasites https://archive-ouve[...]
_[6] 논문 The metabolic roles of the endosymbiotic organelles of Toxoplasma and Plasmodium spp
_[7] 논문 The apicoplast: Now you see it, now you don't
_[8] 논문 The Algal Past and Parasite Present of the Apicoplast 2013-06-26
_[9] 서적 Malaria: Drugs, Disease, and Post-genomic Biology Springer 2005
_[10] 웹사이트 CDC – Malaria Parasites – Biology https://www.cdc.gov/[...] U.S. Centers for Disease Control and Prevention 2015-12-28
_[11] 논문 Malaria: Origin of the Term 'Hypnozoite' 2011
_[12] 논문 Malaria Parasite Liver Infection and Exoerythrocytic Biology
_[13] 논문 Theoretical origin of genetically homologous Plasmodium vivax malarial recurrences 2022
_[14] 논문 Evolution of the Apicomplexa: Where are we now?
_[15] 웹사이트 Haemospororida Danielewski 1885 http://tolweb.org/Ha[...] 2018-05-01
_[16] 서적 Malaria Parasites: Comparative Genomics, Evolution and Molecular Biology Caister Academic Press 2013
_[17] 논문 Malaria's Many Mates: Past, Present, and Future of the Systematics of the Order Haemosporida 2014
_[18] 서적 Avian Malaria Parasites and Other Haemosporidia CRC Press 2004
_[19] 웹사이트 ''Plasmodium'' http://tolweb.org/Pl[...] Tree of Life Web Project 2016-06-01
_[20] 서적 Progress in Malaria Research: the Case for Phylogenetics
_[21] 논문 A three-genome phylogeny of malaria parasites (''Plasmodium'' and closely related genera): Evolution of life-history traits and host switches 2008-04
_[22] 논문 The geography of imported malaria to non-endemic countries: a meta-analysis of nationally reported statistics
_[23] 서적 Biodiversity of Malaria in the world https://books.google[...] John Libbey 2018-03-15
_[24] 논문 Molecular interactions governing host-specificity of blood stage malaria parasites
_[25] 서적 Infectious Diseases in Primates: Behavior, Ecology and Evolution https://books.google[...] Oxford University Press 2018-03-16
_[26] 논문 The rediscovery of malaria parasites of ungulates 2016
_[27] 서적 Avian Malaria Parasites and Other Haemosporidia CRC Press 2004
_[28] 서적 Avian Malaria Parasites and Other Haemosporidia CRC Press 2004
_[29] 서적 Avian Malaria Parasites and Other Haemosporidia CRC Press 2004
_[30] 서적 Herpetology: An Introductory Biology of Amphibians and Reptiles https://books.google[...] Academic Press 2018-03-16
_[31] 논문 Antimalarial drug resistance: Linking Plasmodium falciparum parasite biology to the clinic
_[32] 논문 Malaria: Biology and Disease
_[33] 논문 Drug resistance in Plasmodium
_[34] 논문 Multistage inhibitors of the malaria parasite: Emerging hope for chemoprotection and malaria eradication
_[35] 논문 Malaria Immunity in Man and Mosquito: Insights into Unsolved Mysteries of a Deadly Infectious Disease 2014
_[36] 논문 Mechanisms of Plasmodium -Enhanced Attraction of Mosquito Vectors
_[37] 논문 Effects of malaria infection on mosquito olfaction and behavior: Extrapolating data to the field
_[38] 논문 Anopheline Reproductive Biology: Impacts on Vectorial Capacity and Potential Avenues for Malaria Control
_[39] 웹사이트 The History of Malaria, an Ancient Disease https://www.cdc.gov/[...] U.S. Centers for Disease Control and Prevention 2016-05-31
_[40] 논문 Plasmodia – don't
_[41] 논문 New classification of the avian malaria parasites
_[42] 논문 A contribution to the systematics of the reptilian malaria parasites, family Plasmodiidae (Apicomplexa: Haemosporina) http://ufdcweb1.ufli[...] 2014-03-25
_[43] 논문 Bird Haemosporidia
_[44] 논문 New classification of the avian malaria parasites
_[45] 논문 The sub-genera of avian Plasmodium http://www.parasite-[...]
_[46] 논문 High diversity of West African bat malaria parasites and a tight link with rodent ''Plasmodium'' taxa http://www.pnas.org/[...]
_[47] 논문 Phylogeny of haemosporidian blood parasites revealed by a multi-gene approach
_[48] 웹사이트 "Plasmodium" http://tolweb.org/Pl[...] Tree of Life Web Project 2020-08-01
_[49] 서적 Progress in Malaria Research: the Case for Phylogenetics
_[50] 논문 Malaria's Many Mates: Past, Present, and Future of the Systematics of the Order Haemosporida 2014
_[51] 논문 A three-genome phylogeny of malaria parasites (''Plasmodium'' and closely related genera): Evolution of life-history traits and host switches 2008-04
_[52] 논문 Origin of the human malaria parasite'' Plasmodium falciparum'' in gorillas 2010
_[53] 논문 Malaria: The gorilla connection 2010
_[54] 논문 Out of Africa: origins and evolution of the human malaria parasites ''Plasmodium falciparum'' and ''Plasmodium vivax'' 2017
_[55] 논문 Origin of the human malaria parasite ''Plasmodium falciparum'' in gorillas
_[56] 논문 African apes as reservoirs of ''Plasmodium falciparum'' and the origin and diversification of the Laverania subgenus
_[57] 논문 A plethora of ''Plasmodium'' species in wild apes: a source of human infection?
_[58] 논문 A phylogenetic comparison of gene trees constructed from plastid, mitochondrial and genomic DNA of ''Plasmodium'' species https://zenodo.org/r[...] 2001-04-25
_[59] 논문 The origin of malaria: mixed messages from genetic diversity 2004-01
_[60] 논문 Human migration, mosquitoes and the evolution of ''Plasmodium falciparum''
_[61] 논문 History of the discovery of the malaria parasites and their vectors
_[62] 논문 Studi Sulla Natura della Malaria
_[63] 논문 Un nouveau parasite trouvé dans le sang de malades atteints de fièvre palustre. Origine parasitaire des accidents de l'impaludisme.
_[64] 논문 Correct Name of Malignant Tertian Parasite http://www.ncbi.nlm.[...]
_[65] 서적 Nature parasitaire des accidents de l'impaludisme https://books.google[...] Baillière
_[66] 논문 Weitere Untersuchungen über die Malariainfection
_[67] 논문 Correction on the Nomenclature of Human Plasmodium http://www.sciencema[...]
_[68] 논문 Sull'infezione malarica
_[69] 논문 Sul ciclo evolutivo dei parassiti malarici nella febbre terzana: diagnosi differenziale tra i parassiti endoglobulari malarici della terzana e quelli della quartana
_[70] 서적 La parasitologie comparée du sang https://archive.org/[...]
_[70] 서적 La parasitologie comparée du sang https://archive.org/[...]
_[71] 웹인용 CDC - Malaria Parasites - About https://www.cdc.gov/[...] U.S. Centers for Disease Control and Prevention 2015-12-28