인공 생명체 세계 첫 탄생! - 인공 생명체와 생명 창조 논란

[성목회]

지난 21일자 사이언스 익스프레스에 소개된 ‘인공 생명체 세계 첫 탄생’과 관련된 기사.
사이언스 매거진 홈페이지(www.sciencemag.org) 메인에 소개된 화면 캡쳐.

2010년 5월 21일, 세계인들의 주목과 우려의 시선을 받을만한 소식이 전해졌습니다. 다름아닌 ‘인공적으로 합성한 박테리아 유전자를 다른 박테리아의 몸속에 넣어 새로운 인공 합성 세포를 만드는데 성공했다.’는 미국 크레이그 벤터 연구소의 크레이그 벤터 박사팀의 연구 성과가 과학학술지 사이언스의 속보란인 익스프레스에 실렸기 때문입니다.

사람이 합성한 유전자로 만들어진 인공 생명체가 세계 최초로 탄생한 사건이지요. 이 인공 생명체는 과학분야 연구, 신약이나 바이오 연료 등 신물질을 만드는데 유용하게 이용될 수 있습니다. 하지만 인간이 생명을 창조해도 되는지에 대한 논란도 거세게 일 것이고, 이와 같은 생명윤리의 문제, 환경적 논란만이 아니라 이 기술이 테러리스트들에게 악용되면 생물학 병기로 활용될 가능성도 있다며 우려의 시선을 보내고 있답니다.

이 연구 내용을 보고받은 미국의 버락 오바마 미 대통령은 백악관 생명윤리위원회에 ‘인공적으로 만들어진 박테리아가 의학․환경․보안에 불러올 잠재적 혜택과 위험을 분석하고 정부가 취할 조치 및 윤리적 지침을 마련하라’며 이 인공유전자에 대한 포괄적 검토를 지시했다고 하는데요. 우리도 이 연구 성과가 어떤 내용인지 살펴보고 어떤 점에서 대단한지, 또 전문가들은 어떤 점들에 대해 우려의 목소리를 내고 있는지 살펴볼까요?

* 알아보기
- 세계 첫 인공생명체 어떻게 탄생됐나?
- 이 연구를 보는 다른 두 시선들.
인류사의 대단한 성과다 vs. 지구의 미래를 위태롭게 할 것

이 연구의 책임자들인 크레이그 벤터 연구소의 설립자인 크레이그 벤터 박사와 1978년 노벨 생리의학상 수상자인 헤밀턴 스미쓰 박사(좌). 그리고 이 연구에 참여한 크레이그 벤터 연구소의 연구원들(우). / 사진출처 : 크레이그 벤터 연구소 홈페이지

* 관련 단원
- 환경과 생물(5학년 2학기 1단원)

세계 첫 인공생명체 어떻게 탄생됐나?

미국 크레이그벤터연구소의 크레이그 벤터 박사는 “인공적으로 합성한 박테리아 유전자를 다른 박테리아의 몸속에 넣어 새로운 ‘인공합성세포’를 만드는데 성공했다.”며 세계 첫 인공생명체의 탄생을 지난 21일 전세계에 알렸습니다. 화학물질과 DNA 합성기 등을 이용해 박테리아의 유전자를 합성한 뒤 비슷한 종류의 박테리아에 넣어 합성 세포를 만드는데 성공했고, 합성 세포는 곧 수십억 마리로 번식했다고 밝혔는데요, 합성 유전자를 넣은 박테리아는 미리 유전자를 제거한 후 세포질만 남은 상태였다고 합니다. 그러니까 벤터 박사의 연구팀이 넣어준 합성 유전자가 유전정보를 가지고 있지 않은 박테리아의 몸속에 들어가 새로운 생명체를 탄생시킨 것이라는 것이지요. 벤터 박사는 “세계 첫 인공세포이며, 완전한 인공 염색체에서부터 비롯됐다”는 설명도 덧붙였습니다. 이 연구로 인해 얻어진 인공 세포를 이용하면 박테리아를 이용해 친환경 바이오 연료를 만들어 내거나 대기중의 탄소를 제거할 수도 있고, 의료영역에 이용하면 효과적인 백신을 생산하는 데에도 이용될 수 있을 것이라고 합니다. 인공 유전자(DNA)가 성공적으로 이식된 박테리아의 사진(위)과 이 유전자가 정상으로 자리 잡은 후 자가번식한 박테리아의 전자현미경 사진(아래). /사진출처 : 크레이그 벤터 연구소

인공세포 합성(인공 DNA)을 이용해 새로운 생명체를 어떻게 만들었을까?

연구팀은 인공 세포를 만드는데 네 가지 화학물질과 합성기계 그리고 컴퓨터 프로그램 등이 이용됐다는 설명을 했는데요, 인공 DNA를 합성한 후 새로운 생명체인 박테리아가 탄생되기까지의 과정은 다음과 같았습니다.

1. 염소에게 피부병을 일으키는 박테리아인 ‘마이코플래즈마 마이코이즈’의 유전자 정보를 모두 해독해 디지털자료로 변환.
2. 인공 세포를 만드는데 필요한 네 가지 화학물질*이 담긴 합성기계에 유전자 정보를 컴퓨터로 전송하고, 유전 정보를 담은 DNA 조각을 인공적으로 만든다.
3. 효모에 인공 유전자(DNA) 조각들을 배양시키고 하나의 완전한 인공 유전자(DNA)로 조립한다.
4. 마이코플래즈마 카프리콜룸이라는 다른 박테리아의 유전정보를 모두 제거해 세포질만 남긴 후, 인공적으로 합성한 유전자를 주입해 인공유전자의 성질만을 갖는 새로운 생명체를 탄생시킨다. 이 박테리아를 증식시켜, 자가복제에까지 성공했다.

과학자들이 이 연구를 진행한 수많은 단계들을 우리가 모두 이해할 수는 없으니 크게 네단계로 이해해 봅시다. A. 박테리아의 유전 정보를 해석해 인공적으로 만든 DNA 조각 B. 효모에 배양시켜 하나의 완전한 인공 유전자로 조립한 후 C. 다른 박테리아의 유전 정보를 모두 제거한 세포질에 조립된 인공유전자를 주입 D. 인공유전자의 성질을 갖는 새로운 생명체 완성. /이미지 출처 : 크레이그 벤터 연구소 *네가지 화학물질은 DNA(유전자)를 구성하는 네 개(아데닌, 티민, 구아닌, 시토신)의 물질을 말한다.

이 연구를 보는 서로 다른 두 시선들 : 인류사의 대단한 성과 vs. 지구의 미래가 위태롭다

미국의 버락 오바마 대통령은 이 연구 성과에 대해 사전에 보고를 받은 후 백악관 생명윤리위원회에 인공유전자에 대한 검토를 지시했다는데요, 인공적으로 만들어진 이 첫 인공 생명체, 박테리아가 의학과 환경 그리고 안보에 불러올 잠재적인 혜택은 물론 위험을 함께 분석한 후 정부가 취할 수 있는 조치는 물론 윤리적인 지침까지 마련하라는 요구였답니다.

버락 오바마 대통령이 백악관 생명윤리위원회에 검토를 지시한 내용에서도 나타나듯 이 연구 성과는 잠재적인 혜택은 물론 위험도 함께 가지고 있다는 것을 짐작 할 수 있습니다.
이 연구를 ‘갈릴레오, 코페르니쿠스, 다윈, 아인슈타인의 발견과 같은 인류사의 대단한 성과다’(펜실베이나대 생명윤리학과 아서 캐플랜 교수)라고 평하는 과학자들도 있는 반면 “인공유전자 및 인공생명체를 강력히 통제하지 않으면 생태계가 교란돼 지구상의 생명체가 사라질 위험이 있다.”(옥스퍼드대 유하이로 실용윤리센터 줄리언 살버레스쿠 교수)처럼 이 연구가 가져올 그리고 이 연구를 악용하는 이들이 생길 경우 불러올 엄청난 문제점들을 우려하는 전문가들의 인터뷰 내용이 속속 외신을 통해 보도되고 있습니다.

이 연구는 분명 인간이 새로운 생명체를 인공적으로 만드는데 한걸음 다가갔고, 백신과 같은 의약품과 공해를 만들어내지 않는 새로운 대체 에너지 개발이나 공기 중의 탄소를 제거하는 새로운 테크놀로지의 개발에 박차를 가할 수 있는 발판이 될 만하다는 기대를 할 수 있습니다. 인공세포만 만들었지 인공생명체를 만든 것은 아니라는 연구진의 인터뷰도 있었지만 전문가들은 큰 차이가 없다고 보고 있습니다. 이 연구로 인해 인간이 인위적으로 생명체를 만들어낸다는 점에서 윤리적인 문제, 환경적인 문제에서 논란이 될 수 밖에 없는 문제인 것 같습니다. 어떤 학자들은 ‘21세기의 프랑켄슈타인’을 만들 수도 있다고 말한다는데요, 이 인공적으로 만들어진 박테리아가 생태계로 퍼진다면 자연과 인간에 엄청난 해를 끼칠수도 있다는 우려에서 나온 말이겠지요. 또 테러리스트들의 손에 이 기술이 넘어간다면 치명적인 생화학무기의 개발에 이용될 가능성도 있을 테고요.

단세포 생물인 박테리아를 만들어낸 이 기술이 당장 유전자가 훨씬 더 복잡해 합성과 융합이 어려운 다세포 동물을 만들어내는 것은 어려울 것이랍니다. 하지만 기초 연구가 진행된 만큼 비용과 장비들이 해결되면 동물이나 식물들이 합성될 수도 있는 만큼 오바마 대통령의 요구, 여러 과학자와 단체들이 요구한 대로 생명윤리적인 지침을 마련하고 의학과 환경 그리고 안보 문제에 가져다 줄 잠재적인 혜택 그리고 위험들을 미리 분석해 철저한 대비가 필요해 보입니다.

알프레도 노벨이 고생하는 채석장 광부들이 사고로 목숨을 잃는 것이 안타까워 만들어낸 것이 ‘다이너마이트’인데, 채석장 광부들의 안전과 생산성을 높이는데 크게 기여했으나 더 많은 이들의 생명을 빼앗는 무기로 활용된 것을 기억해야 할 것 같습니다. 노벨은 순수한 의도로 고안해낸 연구 업적이 악용되면 인류에게 큰 해가 될 수도 있다는 것 말입니다. 과학은 늘 두얼굴이 존재한다는 것을 기억해야 할 것 같습니다.

* 더 찾아보아요.

☆ 책으로 찾아보아요.
이번에 추천하는 책들은 유전정보를 가진 DNA와 생명의 소중함에 대해 깨달을 수 있는 내용들이에요. 이번 기회에 DNA에 대해서는 확실히 익혀두는 것이 좋겠지요?

- 생명과학의 기초 DNA (NEWTON HIGHLIGHT) (생명과학의 기초) : 일본 뉴턴프레스 엮음, 강금희 번역

- 왓슨이 들려주는 DNA 이야기 : 이흥우 지음

- 상위 5%로 가는 생물교실 2 하 (기초생물) : 백승용 지음

- 아기여우헬렌 (생명의 소중함을 가르쳐 준 작은 천사) : 다케타쓰미노루 지음, 고향옥 옮김 

☆ 크레이그 벤터 연구소(J Craig Venter Institute)
홈페이지 : http://www.jcvi.org

미국의 유전자 연구기관으로 J. 크레이그 벤터 박사가 설립한 연구소다. 이 연구소에는 우수한 연구 인력들이 많은데, 그중 1978년 생리의학상을 공동수상했던 해밀턴 스미쓰 박사도 이번 ‘인공 합성 세포’ 연구진에 포함되어 있어 눈길을 끄네요. 이번 연구에 참여한 연구진들의 사진도 살펴보고, 연구 관련 이미지들도 살펴보세요. 영어로 되어있지만, 사진을 살펴보는 정도는 영어를 잘 하지 못해도 볼 수 있으니까요.

[사진보기 바로가기]

*한걸음 더!

☆ DNA는 무엇이고 DNA의 유전정보를 이용한 분야들은 어떤 것들이 있는지 이야기해 보세요.
(키워드 힌트 : CSI, 국립과학수사연구소, 범죄수사, 과학수사, 미아찾기, 복제, 멸종 동물 복원)

☆ 아직 단세포 생물보다 더 복잡한 다세포 생물을 복제할 단계는 아니지만, 이 연구가 기반이 되고 연구비와 연구기기들이 보강된다면 그리 어려운 문제는 아니라는데요. 이쯤에서 한 번 생각해 볼까요?

왜 많은 과학자들이 찬사를 보내는 반면, 우려의 목소리를 높이는지, 왜 오바마 대통령은 이 연구가 가져올 잠재적인 혜택과 함께 위험을 분석하고 대비하라고 했을지 말입니다.
인공적으로 생명을 만들어내는 것, 찬성인가요? 반대인가요? 자신의 의견을 이야기해보고, 또 반대 주장을 하는 사람들의 생각도 한 번 짐작해 보세요.

 출처: http://www.lg-sl.net/index.jsp?returl=/HappySNC/SncHhsc/Hhsc_TopList.jsp?crr_page%3D3%26start_dt%3D%26end_dt%3D%26input_keyword%3D%26input_s_type%3D