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[과학자가 쓴 과학책#12] 백신에 와인까지 만들어내는 합성 생물학! 합성 생물학은 인간에게 유토피아를 가져다줄까? | 송기원의 포스트 게놈시대 | KAOS X 공원생활 특집

현대 기술은 우리가 세상을 바라보는 틀을 근본적으로 변화시킵니다. 특히 지난 수십 년간 비약적으로 발전한 생명과학은 인간을 조물주의 피조물에서 생명체를 직접 디자인하고 변형할 수 있는 주체로 격상시켰습니다. 90년대 공상과학 영화인 '가타카'나 '쥐라기 공원'에서 묘사되었던 유전체 교정과 멸종 생물의 복원은 이제 더 이상 상상이 아닌 현실의 영역으로 들어왔습니다. 우리는 이제 생명이 무엇인지에 대한 근본적인 질문을 던지며, 유전 정보를 자유롭게 편집할 수 있는 '유전체 교정'이라는 새로운 시대를 맞이하고 있습니다. 이러한 변화를 가능하게 만든 핵심 기술로는 합성 생물학, 유전자 가위, 그리고 줄기세포 기술을 꼽을 수 있습니다. 인류는 과거 정착 생활을 시작한 이래 교배를 통해 동식물을 변형해 왔으나, 1970년대 DNA 재조합 기술의 등장은 종의 경계를 넘어 인위적으로 유전 정보를 교환하는 혁명을 일으켰습니다. 21세기 들어 인간 유전체 계획이 완료되면서 우리는 생명체의 설계도를 읽어내는 수준을 넘어, 원하는 기능을 수행하는 생명체나 모듈을 인위적으로 조합하고 재구성하려는 시도를 본격화하고 있습니다. 합성 생물학은 생명 현상을 순수 학문의 대상이 아닌 공학적인 관점에서 접근합니다. DNA를 소프트웨어로, 단백질을 하드웨어로 간주하며 생명체를 특정 목적을 수행하는 효율적인 공장이나 기계로 인식하는 것입니다. 이를 위해 유전자 부품의 표준화와 조립 과정의 자동화가 진행되고 있으며, 이는 더 다양한 생명체를 쉽게 설계하고 보급할 수 있는 기반이 됩니다. 과학자들은 '만들 수 없는 것은 이해하지 못한 것'이라는 신념 아래 생명의 작동 원리를 규명하고 인류가 직면한 식량, 의료, 환경 문제를 해결하고자 합니다. 생명과학의 도전은 기존 지구 생명체의 범주를 넘어섭니다. 과학자들은 자연계에 존재하지 않는 새로운 화합물로 작동하는 생명체를 디자인하여 통제 가능성을 높이거나, NASA의 테라포밍 프로젝트처럼 외계 행성 환경에 적합한 생태계를 조성하려는 꿈을 꾸고 있습니다. 이미 2010년에는 화학적으로 합성된 유전자로 작동하는 세균이 탄생했으며, 최근에는 효모의 복잡한 염색체를 단순화하여 통합하는 실험에도 성공했습니다. 이는 우리가 유전 정보를 읽는 단계를 지나 직접 써 내려가는 '라이트(Write)' 단계에 도달했음을 의미합니다. 하지만 이러한 기술적 진보는 유토피아만을 약속하지 않습니다. 합성 생물학은 진입 장벽이 낮아 누구나 쉽게 접근할 수 있는 만큼, 생물 무기 제조와 같은 위험한 목적으로 악용될 소지가 다분한 양날의 칼과 같습니다. 유전자 가위 기술의 대중화는 생명체 디자인의 속도를 더욱 가속화하고 있으며, 이는 우리에게 무거운 윤리적 책임을 요구합니다. 시인 예이츠가 말했듯 꿈에서 책임이 시작된다면, 생명을 설계하려는 인간의 꿈 역시 그에 걸맞은 깊은 성찰과 사회적 합의가 동반되어야 할 것입니다.

송기원

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[생존과학] 알고 먹자, 식품 안전!

현대 사회에서 먹거리 안전은 생존과 직결된 중요한 화두입니다. SNS와 뉴스를 통해 쏟아지는 정보 속에서 무엇이 과학적 사실이고 무엇이 가짜 뉴스인지 구분하기란 쉽지 않습니다. 특히 유전자 변형 생물체인 GMO는 특정 작물에 없는 유전자를 결합해 병충해에 강하게 만든 새로운 생물체로, 식량 부족 문제의 해결책으로 주목받아 왔습니다. 하지만 유전자 변형이라는 용어가 주는 막연한 거부감 때문에 많은 이들이 섭취에 대한 불안감을 느끼고 있는 것이 현실입니다. GMO의 안전성에 대해서는 이미 과학계의 폭넓은 지지가 이루어져 있습니다. 2016년에는 120여 명의 노벨상 수상자들이 GMO의 안전성을 옹호하는 성명을 발표했으며, 미국 국립학술원 또한 인체 위해성에 대한 과학적 근거가 없음을 명확히 했습니다. 우리가 섭취한 GM 식품은 일반 식품과 마찬가지로 입과 위, 장을 거치며 소화되고 배설되는 과정을 거칩니다. 체내에 축적되거나 유전적 영향을 미친 사례가 보고된 바 없으므로 과도한 공포를 가질 필요는 없습니다. 방사능에 대한 오해를 풀기 위해서는 방사선과 방사능의 차이를 이해하는 것이 우선입니다. 방사선이 에너지의 흐름이라면, 방사능은 그 에너지를 방출하는 능력을 의미합니다. 우리는 이미 태양과 땅, 공기 등 자연 속에서 발생하는 천연 방사능에 노출되어 살아가고 있습니다. 인공 방사능 역시 그 성질이 천연 방사능과 특별히 다르거나 더 위험한 것은 아닙니다. 중요한 것은 노출되는 양이며, 일상적인 환경에서 접하는 수준은 인체에 치명적인 영향을 주기 어렵습니다. 우리가 즐겨 먹는 수산물의 방사능 오염 수치도 과학적으로 따져보면 우려할 수준이 아닙니다. 연간 방사선 피폭 허용치인 1밀리시버트와 비교했을 때, 세슘에 오염된 생선을 매년 평균 섭취량만큼 먹더라도 그 피폭량은 허용치의 2%에도 미치지 못합니다. 김이나 콩 같은 일반 식품에도 이미 천연 방사성 물질인 칼륨이 포함되어 있으며, 우리는 일상적으로 이를 섭취하며 살아갑니다. 따라서 식품 속 방사능에 대해 막연한 공포심을 갖기보다는 정확한 수치를 신뢰하는 태도가 필요합니다. 마지막으로 농약에 대한 걱정 역시 과학적 사실을 통해 덜어낼 수 있습니다. 국내에서 사용되는 농약의 대부분은 저독성 또는 보통 독성으로 분류되며, 엄격한 안전 기준에 따라 희석하여 사용됩니다. 살포된 농약의 80% 이상은 햇빛과 비바람에 의해 자연적으로 분해되며, 작물에 남은 미량의 성분조차 세척과 조리 과정을 거치면 대부분 제거됩니다. 잔류 농약에 대한 지나친 걱정보다는 올바른 세척법을 실천하는 것이 건강한 식생활을 유지하는 합리적인 방법입니다.

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[석학인터뷰] 이일하_ GMO가 해롭다고요? 아닙니다!

식물은 정적인 존재로 보이지만, 끊임없이 진화하며 생명의 역사를 써 내려왔습니다. 약 5억 년 전, 식물은 동물과 함께 물속에서 육상으로 진출하는 거대한 변화를 맞이했습니다. 이 과정에서 식물은 곰팡이와의 공생이라는 독특한 전략을 선택했습니다. 수중에서는 무기 염류를 자유 확산으로 흡수할 수 있었으나, 척박한 육지에서는 그것이 불가능했기 때문입니다. 곰팡이는 유기물을 분해하여 식물에 필요한 무기 염류를 제공했고, 식물은 그 대가로 광합성 산물을 나누며 육지 생태계의 기틀을 마련했습니다. 지금도 이러한 공생 관계는 계속되고 있습니다. 생명 현상의 신비는 '창발성'이라는 개념을 통해 설명될 수 있습니다. 이는 개별 요소들이 모여 상위 단계의 시스템을 이룰 때, 하위 단계에서는 볼 수 없었던 새로운 성질이 나타나는 현상을 의미합니다. 수소와 산소라는 기체가 만나 전혀 다른 성질의 물이 되는 것처럼, 유기 분자들이 모여 거대 분자가 되고 이것이 다시 세포를 이룰 때 비로소 생명이라는 기적 같은 현상이 발현됩니다. 과학자들은 이러한 단계적 도약을 통해 단순한 화학 반응이 복잡한 생명 활동으로 진화하는 과정을 이해하고자 노력하며, 그 속에서 생명의 본질을 발견하게 됩니다. 유전자 변형 생물체(GMO)에 대한 대중의 우려와 달리, 과학계는 이를 영양학적 관점에서 안전하게 받아들입니다. GMO 역시 우리 몸에 들어오면 단백질, 핵산, 탄수화물 등의 기본 단위로 분해되어 흡수될 뿐입니다. 소화 과정을 거치면 결국 아미노산이나 포도당 같은 분자가 되어 우리 몸의 일부가 되므로, 유전적 변형이 인체에 특별한 해를 끼친다고 보기는 어렵습니다. 엄격한 승인 절차를 거친 GMO는 현대 과학이 제공하는 효율적인 자원이며, 이에 대한 막연한 공포보다는 객관적인 데이터에 근거한 이해가 필요합니다. 미래 생물학의 핵심은 뇌과학의 비약적인 발전에 있습니다. 인간의 뇌는 여전히 미개척 분야로 남아 있으며, 여기서 도출된 과학적 발견들은 인공지능(AI)에 직접적으로 투영되어 새로운 도약을 이끌 것입니다. 생물학적 원리가 인공지능(AI)에 결합함에 따라 생명체와 인공지능(AI) 사이의 경계는 점차 모호해질 전망입니다. 이러한 변화는 단순한 기술 발전을 넘어 인간성에 대한 근본적인 성찰을 요구합니다. 따라서 과학자뿐만 아니라 인문학자와 사회과학자들이 모여 인간의 가치를 보호하기 위한 깊이 있는 논의를 시작해야 할 시점입니다. 죽음이라는 현상을 생물학적으로 정의한다면, 그것은 결국 뇌의 죽음이라고 볼 수 있습니다. 질병이나 외상으로 인해 신체의 다른 장기들이 여전히 기능을 유지하거나 타인에게 이식되어 살아남더라도, 한 개인의 정체성을 결정하는 뉴런 네트워크가 파괴된다면 그 생명은 끝난 것으로 간주됩니다. 뇌는 때로 고통스러운 기억을 의식적으로 지워버리며 자신을 보호하기도 하지만, 그 뉴런 네트워크 자체가 소멸하는 순간 인간으로서의 존재도 사라집니다. 결국 생명이란 단순한 유기체의 생존을 넘어, 뇌가 구축한 복잡한 뉴런 네트워크의 지속이라 할 수 있습니다.

이일하

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