유전자 변형 생명체(GMO)

유전자 변형 생명체(GMO)

유전자 변형 생명체(Genetically Modified Organism)는 서로 다른 종류의 생명체에서 유전적 재료를 채취하여 분리·이식 과정을 통해 생산한 생명체를 말한다. 아직까지는 주로 식물에 사용되기 때문에 우리에게는 흔히 '유전자 변형 식물' 또는 '유전자 변형 식품' 정도로 알려져 있다.

 

 

이런 유전자 변형 생명체는 병충해에 강하고 영양 성분이 풍부한 작물을 키우기 위해 만들어졌다. 구체적인 예로, 토양 세균 중에서 어떤 세균은 식물에 해를 끼치는 유충을 죽일 수 있는 독성 물질을 만들어 내는 유전자를 가지고 있다. 이 유전자를 잘라 내어 토마토에 이식하면, 토마토는 유충에게만 적용되는 독성 물질을 만든다. 이 유전자 변형 토마토의 잎을 먹은 유충은 독성 물질 때문에 죽는다. 이 토마토는 유충에 대한 내성이 있는 유전자를 가지게 된 것이다.

 

내성

어떤 조건의 변화에 견딜 수 있는 성질 또는 어떤 세균에게 같은 약물을 계속해서 사용하면 나중에는 약물의 효력이 나타나지 않게 되는 현상이다.

당뇨병 환자의 희망이 된 유전자 변형

현대인을 위협하는 가장 무서운 질병의 하나로 당뇨병을 들 수 있다. 그런데 유전자 변형 생명체의 역사는 바로 이 당뇨병 환자 때문에 시작되었다고 해도 과언이 아니다.

당뇨병은 대부분 인슐린이라는 호르몬이 부족하기 때문에 발병한다. 인슐린은 몸속에서 생산되는 물질로 혈액 속의 포도당을 세포로 이동시켜 혈액의 혈당을 낮추어 주는 역할을 한다. 만약 인슐린이 충분히 만들어지지 않는다면 혈당 조절이 안 되기 때문에 몸속의 포도당이 오줌으로 배출되는 당뇨병에 걸린다.

당뇨병을 치료하는 일반적인 방법은 인슐린을 인위적으로 보충하는 것이다. 즉, 환자의 몸속에 외부에서 만든 인슐린을 지속적으로 투여하는 방식이다. 처음에는 소의 췌장에서 얻은 인슐린으로 약을 만들었다. 하지만 그 양이 매우 적었기 때문에 값이 무척 비쌌다. 또한 소의 인슐린은 사람의 것과 일치하지 않았기 때문에 어떤 환자는 알레르기를 일으키기도 했다.

이런 상황에서 유전자 변형 기술이 결정적인 해결책을 제시했다. 인간의 인슐린 유전자를 박테리아에 이식하여 인슐린을 생산한 것이다. 박테리아는 번식력이 매우 강하기 때문에 짧은 시간에 많은 양의 인슐린을 만들 수 있었다. 이로써 전 세계의 당뇨병 환자들이 부작용이 없는 인슐린을 싼 값으로 공급받을 수 있게 되었다.

 

당뇨병 환자의 인슐린

정상인의 인슐린

당뇨병 환자는 대부분 인슐린이 부족해 외부에서 계속 투여해 주어야 한다.

박테리아

박테리아는 세균의 영어식 이름이다. 박테리아는 하등한 생물체로서 일반적으로 단세포로 활동하는 미생물을 모두 일컫는 말이다. 흙이나 물속 같은 외부 환경은 물론 동물의 위나 장에서도 살 수 있다.

뗐다 붙였다 하는 유전자 변형

유전자 변형 생명체를 만들기 위해서는 유전자를 줄 생물체와 유전자를 받을 생물체가 필요하다. 앞의 이야기처럼 박테리아를 이용해 인슐린을 대량으로 생산하기 위해서는 사람의 유전 물질에서 인슐린을 만드는 유전자를 찾아 박테리아의 유전자에 이식해야 한다.

그러나 이 작업이 만만치는 않다. 유전자는 DNA라는 복잡한 물질로 구성되어 있는데, DNA는 또 아데닌, 구아닌, 티민, 시토신 등의 물질이 매우 길고 복잡하게 배열된 구조를 가지고 있다. 그리고 인슐린을 만들어 내는 유전자는 이 배열 중에서도 일부분이다. 따라서 우리가 원하는 특정 부분을 찾는 것은 마치 모래밭에서 바늘을 찾는 것처럼 매우 어려운 일이다.

이를 위해 고안해 낸 방법이 인슐린 유전자를 가지고 있는 사람과 인슐린 유전자를 가지고 있지 않은 사람의 유전자를 잘게 잘라서 비교해 보는 것이다.

한편 박테리아의 세포에는 '플라스미드'라는 DNA가 있는데, 이것은 생존에 필수적인 염색체 DNA와는 독립적으로 존재하면서 세포 내에서 독자적으로 증식할 수 있다. 또한 플라스미드는 다른 종의 세포에도 전달될 수 있다. 이러한 특징 때문에 플라스미드를 세포에서 꺼내 일부분을 잘라 내고 여기에 다른 생물의 유전자 조각을 끼워 넣어도 박테리아 세포는 죽지 않고 살 수 있는 것이다.

바로 이러한 성질을 이용해 앞에서 찾아 놓은 인슐린 유전자를 플라스미드의 잘라 낸 부분에 끼워 넣고 다시 박테리아의 몸에 넣으면 인슐린을 생산하는 새로운 박테리아를 만들 수 있다.

 

DNA 구조 모형

유전자 변형 식품 먹어도 될까

다른 종의 유전자를 집어넣어 만든 유전자 변형 식품은 인류가 그동안 한 번도 먹어 보지 않았던 식품이다. 그리고 인간이 먹어 본 적 없는 미생물이나 세균의 유전자가 포함된 식품이라는 점에서, 수천 년 동안 먹어서 검증되어 온 다른 식품과는 달리 근본적인 위험성을 안고 있다.

유전자 변형 식품은 다른 생명체의 유전자를 이식해 만들어 낸 새로운 물질이기 때문에 알레르기 유발 가능성이 제기되고 있다. 또한 이식된 유전자가 원래 그 종에는 없는 새로운 성분을 만들기 때문에 이 과정에서 생산되는 물질이 전혀 예상치 못한 독성을 나타낼 가능성도 있다. 그리고 유전자 변형 생물체를 개발할 때 원하는 유전자가 올바르게 삽입됐는지를 확인하기 위한 표시 유전자로 항생제 내성 유전자를 많이 사용한다. 따라서 항생제의 효과 저하나 내성 유전자가 생길 위험성도 있다.

이런 이유로 유전자 변형 식품에 반대하는 움직임이 유럽을 중심으로 거세게 일어나고 있다. 사실 우리나라 사람들도 유전자 변형 생명체에 대해 좋지 않은 인상을 가지고 있다.

 

 

그러나 반대하는 사람만 있는 것은 아니다. 찬성론자들은 식품에서 절대적 안전성이란 없으며, 유전자 변형 생물체의 유전자는 모든 재래 식품에 존재하는 유전자와 결코 다르지 않다고 말한다. 또한, 많은 과학자들이 유전자 변형 생물체가 다른 식품에 비해 안전성이 떨어질 이유는 없다고 주장한다.

유전자 변형 생명체에 대한 찬반 논쟁은 쉽사리 끝나지 않을 것이다. 그러나 많은 과학자들은 지금 이 순간에도 영양가가 높고, 보다 많은 양을 수확할 수 있는 작물을 만들기 위해 유전자 변형을 하고 있다. 인구가 폭발적으로 증가하면서 환경이 파괴되고 오염되는 상황에서, 고품질 작물의 수량 증가와 경작지 확대 등 많은 분야에서 유전자 변형 기술이 필요하기 때문이다.

 

확장 교양 체세포 배아 복제 줄기 세포 연구

체세포 배아 복제 줄기 세포 연구는 복제 인간을 만들어 낼 수 있다는 종교계의 우려로 각 나라에서 법으로 금지하려는 움직임이 강했다. 그러나 이 연구가 난치병 환자나 장애인들에게 새로운 삶을 열어 줄 수 있다는 가능성이 제기되면서 국가적 차원에서 지원을 받으며 각 국가의 연구팀들이 활발히 경쟁을 벌이고 있다.

체세포 배아 복제 줄기 세포 연구는 동물의 피부나 내장 기관 등에서 체세포 핵을 추출하여 미리 핵을 제거한 미수정란에 이식하고, 핵치환이 된 난자의 난할을 유도하여 줄기 세포를 만드는 것이다. 여기서 배아 줄기 세포는 수정란이 어느 정도 성장한 세포 덩어리로 여러 종류의 세포로도 발달할 수 있다.

우리나라는 한때 이 분야에서 세계 최고의 실력을 갖춘 나라로 인정받았다. 그러나 세계 최초로 체세포 배아 복제 줄기 세포를 배양하는 데 성공했다는 논문을 발표했지만, 결국 거짓으로 밝혀지고 말았다. 이 사건으로 우리나라의 배아 줄기 세포 연구는 한동안 침체에 빠졌으나, 최근 다시 활발히 연구 논문을 발표함으로써 예전의 명성을 되찾아 가고 있다.

 

 

[네이버 지식백과] 유전자 변형 기술 (상위5%로 가는 생물교실3, 2008. 7. 10., 스콜라(위즈덤하우스))