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최근 서해 바다에서 주꾸미 한 마리가 청자 사발을 안고 낚여 올라와 고려청자를 가득 실은 보물선을 발견하는데 큰 '공헌'을 해 화제가 됐다. 큰 발견은 이렇게 우연히 이루어지는 경우가 많다. 하지만 보물을 찾는 일을 늘 우연에 맡길 수는 없다. 그러면 도대체 보물이 있는 곳을 어떻게 찾을 수 있을까. 너무 걱정하지 마시라. 우리에겐 보물지도가 있으니. 자 그럼 막대한 보물을 찾아 떠나보자.
보물섬은 어디에
보물을 찾으려면 산으로 바다로 동굴로 가거나 아니면 남극 시베리아와 같은 곳을 탐험해야 할 것 같다. 하지만 우리가 찾으려는 보물은 외딴 곳에 있지 않다. 우리 집 뒷마당이나 하수구 수채 구멍에 숨어 있을 수도 있다. 제일 먼저 할 일은 이런 곳에서 토양이나 물을 조금 채취하는 것이다. 이 안에 우리가 찾는 보물이 있다. 너무 작아서 보이지 않지만 흙 한 줌에는 전 세계의 인구보다도 더 많은 미생물이 살고 있다. 미생물은 지구 바이오매스의 대부분을 차지하고 있다. 전체 숫자나 무게로 따지면 과연 미생물이 지구의 주인이라고 할 수 있다.
미생물은 보물섬
미생물에는 세균 곰팡이 바이러스 그리고 단세포 진핵생물 등이 포함된다. 미생물 중에는 펄펄 끓는 물에서도 아무렇지도 않은 녀석이 있는가 하면, 유해한 화학물질 심지어는 방사선조차 좋아하는 녀석들도 있고, 누구건 접근하면 단숨에 죽여 버리는 강력한 놈도 있다. 하지만 이 자그마한 생명체에는 다양한 보석들이 숨겨져 있다. 이놈들의 몸뚱이를 이루는 핵산이나 단백질 인지질 다당류 그리고 이놈들이 먹고 뱉는 유기산이나 에탄올 등 다양한 바이오 분자는 신약재료 또는 산업소재로 이용되거나 석유 석탄 등 대체 에너지원으로 쓰인다. 항생제나 항암제로 활용되기도 한다. 김치와 된장, 요구르트와 식빵, 와인과 치즈 등 웰빙형 식단을 꾸미거나 심지어 얼굴에 바르는 화장품을 만드는 데에도 미생물의 역할이 필수적이다. 미생물이 곧 보물섬인 셈이다.
보물지도 만들기
미생물이 보물섬이고 미생물이 갖고 있는 기능이나 산물이 보석이라면 이것들은 어떻게 찾아낼까. 보석을 찾으려면 보물지도가 있어야 한다. 모든 생명체는 살아가는데 필요한 정보를 담은 DNA 설계도를 갖고 있다. 이것을 유전체 또는 게놈이라고 한다. 똘똘한 미생물을 하나 건져서 게놈지도를 만들면 이것이 바로 보물지도가 된다. 즉 유전체를 해독하여 생명정보학 기술로 정보를 분석해보면 보물들을 캐낼 수 있다.
미지의 땅, 메타게놈
문제는 우리가 알고 있는 보물섬은 전체에 비하면 새발에 피라는 것이다. 자연에는 아직도 우리 손에서 자라기를 거부하는 미생물이 대부분이다. 실험실에서 배양할 수 있는 미생물은 전체의 1%도 안된다. 보이지는 않지만 우리가 한 번도 밟아보지 못한 노다지 널린 신천지가 우리의 눈앞에 존재하고 있는 것이다. 과학자들은 보석을 찾기 위해 흙이나 물에서 바로 DNA를 뽑아 유전정보를 통째로 해독한다. 이를 바탕으로 다양한 신약과 소재를 발굴해내는 혁신적인 방법을 고안했는데 이 분야를 메타지노믹스라고 한다. 세계적으로는 메타게놈을 분석해 지구 환경, 에너지, 온난화 문제를 해결해보려는 야심 찬 연구도 진행 중이다.
미생물이 여는 새 세상
미생물을 잘 훈련시키면 '트랜스포머'로 만들 수 있다. 나노바이오공학이나 합성생물학에서 미생물의 소기관이나 단백질을 나노엔진 나노모터 등으로 이용하려는 시도가 활발하다. 머지않은 미래에 혈관 속을 헤집고 다니며 우리 몸에서 병원균 또는 암세포만을 공격하는 나노 미사일이나 고장 난 조직이나 세포를 치료하는 나노 닥터, 고가의 신약이나 단백질을 초고효율로 생산하는 마이크로 화학공장 등을 우리 주변의 미생물로 만들 수 있을 것이다. 심지어 지구상에 존재한 적이 없는 새로운 생명체를 창조해내는 것도 가능하게 될 것이다. 결론적으로 필자는 미생물과 유전체 연구, 이 두 키워드가 이번 세기 인류를 먹여 살리는 바이오 경제의 주축이 될 것을 확신한다. 김지현 한국생명공학연구원 책임연구원
주최 : 국제신문 과학기술부 한국과학재단 부산과학기술협의회
시간 : 매주 금요일 오후 7시, 장소 : 부산역 대회의실
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