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맨눈으로는 볼 수 없고, 현미경으로만 관찰할 수 있는 생물을 총체적으로 미생물이라 부른다. 미생물은 약 10억 년 전부터 살아 온 지구의 살아 있는 역사다. 수천 미터 바다 속에서부터 화산 사막지대에 이르기까지 지구상 어디서든 살아 갈 수 있다. 다른 생물과 다른 점은 성장이 빠르다는 점이다. 대장균의 경우는 15~20분이면 완전한 성체로 성장한다. 이런 속도라면 하루 1마리에서 약 1030마리로 늘어나게 된다. 흔히 상한 음식을 먹고 2~3시간 내에 식중독에 ' 걸리는 것도 미생물의 빠른 생육 탓이다. 그래서 어린이 새끼손톱 크기인 흙 1g에 중국 인구보다도 더 많은 수의 미생물이 살고 있다. 지구상에 존재하는 생명체인 사람 동물 식물 어류 등 총무게의 60%를 미생물이 차지하고 있다. 이렇게 많은 미생물은 우리의 생활과 어떤 관계가 있을까. 사람들에게 미생물에 대해 질문하면 전염병 식중독을 유발하고 빵을 썩게 하는 곰팡이와 같은 나쁜 이미지만 떠올린다. 정말 그런가. 단호히 그렇지 않다. 빵 포도주 맥주 김치 된장 요구르트 치즈를 포함한 식품, 페니실린 스트렙토마이신과 같은 의약품, 화장품 비타민 등 화학물질, 환경오염을 막는 환경제재 등 인간이 사용하는 대부분의 제재를 생산하는데 미생물이 이용된다.
●미생물 유전체 해석과 유전체 혁명
미생물의 유전체 해석이 시작된 1995년 이후 미생물의 구성인자 중 인간이 필요로 하는 생리 활성물질과 관련된 유전정보를 필요에 따라 자유롭게 디자인할 수 있는 기술이 개발됐다. 보물을 찾기 위해 무작정 땅을 파기보다 보물지도를 갖고 보물이 묻혀 있는 정확한 위치에 가서 보물을 캐내는 것이 훨씬 효율적이다. 즉 전통적 미생물 연구시대에는 시행착오적 방법을 사용해 많은 시간이 걸리고 성공률도 낮았다. 그러나 유전체 혁명의 시대인 21세기에는 효율성이 강조된다. 생체내에서 유전체가 어떻게 작동하는가에 대한 기능분석을 통해 '대사회로'란 보물지도를 얻을 수 있다. 21세기를 바이오테크 시대로 명명하고, 현재도 기술 혁명은 계속되고 있다. 그 중심에는 미생물 유전체 기술이 있다. 현재까지 미생물 유전체의 분석이 완료된 수는 공식적으로 560개 정도 보고되고 있다. 미생물 유전체는 산업 재산적 가치가 높기 때문에 발표하지 않는 것이 이보다 훨씬 많을 것으로 추정된다. 세계적으로 1500개 이상이 분석중이거나 이미 분석 완료된 것으로 알려져 있다.
●미생물 연구와 미래
현재 알려져 있는 미생물에 관한 지식은 미래에는 어떤 파급 효과를 창출할 수 있을까. 발견된 것 중에는 수억 마리가 모여서 큰 건축물을 만드는 미생물, 핵폭발에서도 살아 남는 미생물, 식물과 공생하는 미생물, 전기를 생산하는 미생물, 우라늄을 먹는 미생물 등 다양한 미생물들이 보고되고 있다. 미생물의 신기능에 대한 인간의 끝임 없는 도전은 미래를 지향하는 꿈의 소재와 무공해 자연형 공정 개발을 가능하게 할 것이다. 이종의 유전자를 인간의 의도대로 섞는 재혼합법에 의해 수만 년의 진화 과정이 필요한 변화를 단 1~2개월에 가능하게 할 수 있다. 생체단백질을 원하는 위치에 발현시켜 기능이 훨씬 뛰어난 제품을 만들어 낼 수도 있다. 미생물의 다양한 응용을 통해 인간과 자연과의 관계는 지금까지와는 다른 혁신적인 변화에 직면하게 된다. 그 혁신적인 변화는 인간에게 신산업 신사고 그리고 신환경을 창출해 내는 동력이 될 수 있을 것이다.
오태광 한국생명공학연구원 미생물유전체사업단장
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