[미래칼럼] 식물유전공학의 새 지평선

　식물유전공학에 관해 들어보았는가. 식물유전공학의 희망은 무량대수다. 인간은 언젠가 지구에 존재하는 식물을 에너지와 자원으로 다 활용하게 될 것인데, 식물의 유전자를 조작하거나 연구해 좀 더 유용하게 식물을 활용할 수 있게 하거나 그런 식물을 만드는 게 바로 식물유전공학이다.

하지만 현재 동물이나 인간을 대상으로 하는 유전공학 논문은 매일 쏟아져 나오지만 식물을 대상으로 하는 논문은 그리 많지 않다. 식물유전공학은 특히나 시간집약적 과정(time-intensive process)이 필요하기 때문이다. 목표로 하는 유전변이(genetic changes)를 식물의 유전자에 전달하는 방법이 정확하지 않아서다. 따라서 원하는 변화를 가진 하나의 정확한 식물을 만들기 위해 수천, 수만가지의 실험을 거쳐야 한다. 시간, 비용의 낭비에 더해 변형된 나무들이 땅에서 자라는 걸 방치하면 자연과 환경에 어떤 피해와 손상을 줄지 그 부작용을 가늠하기 어렵다.

하지만 최근 이런 기존의 문제와 한계를 극복하는 몇 가지 식물유전공학기술이 발표됐다고 한다. 식물 게놈(plant genomes)을 보다 정확히 표적하는 것으로, 새 유전자를 주입해 기존의 유전자 내에 조그만 변화를 만들어내거나 기존 유전자의 발현을 억제하는 것이다. 기존 인간 세포나 동물 세포에 널리 사용되는 방법이다. 또 다양한 유전변이를 같은 식물에 주입하는 기술도 등장했다고 한다

이 기술들의 핵심은 이른바 ‘특정 DNA에 결합하는 뉴클레아제 효소’라 불리는 하나의 유전자를 표적으로 하는 기술(a gene-targeting technology)로 인조 단백질이 게놈 내의 유전자 위치를 정확하게 파악해 특정 유전자만을 변형하게 하는 것이다.

이런 기술, 연구결과들은 식물유전공학의 수율을 획기적으로 높이는 것이다. 기존에 해야만 하는 수천, 수만번의 실험을 수십, 수백번으로 낮춘다. 대략 나무 하나에 작업하는 기존의 시간을 50%까지 낮출 수 있다고 한다. 물론 앞으로 더 개선의 여지가 있는 건 사실이지만 이 자체만으로도 획기적이라는 건 부인할 수 없다.

이렇게 발전하는 식물유전공학에서 우리의 미래를 엿볼 수 있다. 예를 들어 식물의 광합성(photosynthesis) 원리와 그 핵심인 엽록소(chlorophyll)에 유전공학을 융합시켜서 사시사철 꽃피는 나무를 만들거나 열매나 과실의 성분을 원하는 대로 만들 수도 있다. 좀 더 나아가면 인공엽록소를 발견해 100% 빛을 흡수하는 태양전지를 만들거나 식물이 인간이 만든 이산화탄소를 가져가 수소와 합성하는 메커니즘을 발견해 나무에 이산화탄소를 저장시켜 지구 온난화의 주범인 온실가스(greenhouse gas)를 획기적으로 줄이게 하는 것도 식물유전공학의 영역이라고 할 수 있다. 새로운 지평이 열리는 식물유전공학으로 어떤 미래가 열릴지 궁금하지 않은가.

차원용 아스팩미래기술경영연구소 소장 wycha@StudyBusiness.con