[재미있는 과학] 미래의 먹거리 - 달걀·우유·소고기… 이제는 세포 배양해 만들어요

[정승남세기영어교육연구회장]

[재미있는 과학] 미래의 먹거리

달걀·우유·소고기… 이제는 세포 배양해 만들어요

입력 : 2022.05.03 03:30 조선일보

미래의 먹거리

▲ /그래픽=안병현

단백질은 근육 같은 신체 조직과 호르몬이나 항체 등을 만드는 주성분입니다. 육류에 특히 많기 때문에 소, 돼지, 닭 같은 동물을 도축해 식재료로 쓰죠. 그런데 동물을 굳이 도축하지 않고도 세포 배양 등을 통해 '동물 단백질'을 먹을 수 있는 길이 열렸답니다. 동물뿐 아니라 과학기술이 고기를 제공하는 시대가 된 것이죠.

유전 기술로 만드는 흰자 단백질

달걀흰자에는 단백질이 많아요. 달걀 1개 분량 흰자에 약 3.5g 정도의 단백질이 들어있는데, 여기엔 탄수화물과 지방이 거의 없답니다. 국제계란위원회에 따르면, 1년간 사람 한 명이 먹는 달걀은 평균 161개라고 해요. 이렇게 많은 달걀을 공급하려면 닭도 어마어마하게 많이 필요합니다. 닭은 하루에 알을 1개밖에 안 낳거든요.

그래서 과학자들은 유전 기술을 이용해 문제 해결 방법을 찾아냈어요. 미국의 생명공학 기술 기업인 에브리사(社)는 7년여 연구 끝에 최근 달걀흰자 단백질을 만드는 기술을 개발했는데요. 유전자를 변형한 효모를 이용하면 닭 없이도 흰자 단백질 중 55%를 차지하는 주된 단백질인 '오브알부민'을 만들 수 있다고 해요.

이 회사는 닭 세포에서 오브알부민을 만드는 유전자를 찾아냈어요. 그리고 이 유전자를 단세포생물인 효모에 넣었어요. 원래 DNA는 이중나선이 엑스(X) 자 모양으로 꼬여 돌돌 말려 있는 형태인데, 효모는 여기에 둥근 고리 모양인 원형 DNA 구조를 추가로 가지고 있어서 다른 생물의 유전자를 삽입하기 쉽거든요.

이렇게 만든 유전자 재조합 효모에 영양분으로 쓸 수 있는 당분(주로 설탕)을 공급하면, 효모가 이 당분을 먹고 오브알부민을 만들어 낸답니다. 맥주 효모가 당을 먹고 알코올 성분인 에탄올을 만드는 원리와 같아요. 지난해에는 핀란드 연구팀이 곰팡이의 한 종류(트리코데르마 레세이)를 활용해 오브알부민을 만드는 방법을 과학 전문지인 '네이처푸드'에 발표하기도 했답니다.

직접 세포 키워 고기 만들어요

소나 돼지, 닭 등에서 근육세포를 뽑은 뒤 이 세포를 키워서 고기를 만드는 방법도 있어요. 우리가 먹는 일반 고기가 동물의 근육 부위라는 점에 착안한 것이죠.

우선 동물에게서 근육세포를 채취합니다. 그리고 여기에서 근육 줄기세포를 만든 뒤, 세포 배양기에 넣어 세포를 키우고 늘려 나갑니다. 줄기세포란 필요에 따라 어떤 형태로도 성장할 수 있는 세포를 의미해요. 근육세포도 종류가 다양한데, 어떤 세포를 얼마만큼 넣어 조합하느냐에 따라 고기 맛이 달라진답니다. 세포 고기 10g을 만들려면 10억개 정도의 세포가 필요해요. 한 번 채취했을 때 이 정도의 양을 만들려면 2~3주 정도의 배양 기간이 필요하다고 해요.

과학자들은 최적의 맛을 내기 위한 세포 비율을 찾고 있어요. 이스라엘 테크니온 공대의 슐라미트 레벤베르그 교수팀은 근육 줄기세포만 단독 배양하는 것보다 일반 근육세포(평활근 세포)를 넣어 배양하면 식감이 훨씬 좋아진다는 사실을 발견하기도 했죠.

근육세포가 충분히 만들어지고 나면 추가 가공으로 고기와 비슷하게 만듭니다. 기름진 맛을 위해 지방을 넣기도 하고, 식감을 보완하기 위해 콩이나 해조류에서 추출한 물질을 넣기도 한답니다.

아직 한계도 있어요. 우선 이 고기에는 비타민 B12가 없습니다. 비타민 B12는 토양이나 장내 미생물에 의해 합성되는데요. 소의 경우 장에서 비타민 B12가 만들어져 혈액을 통해 온몸으로 전달돼요. 하지만 세포 고기는 혈관과 혈액을 만들지는 않기 때문에, 비타민 B12가 없는 것이랍니다. 따라서 별도로 영양제를 반드시 챙겨 먹어야 합니다. 줄기세포를 배양할 때 쓰는 배양액을 소의 태아 혈청으로 만들기 때문에, 제조 과정에서 동물의 희생이 불가피하다는 점도 있어요.

하지만 이런 한계에도 세포 고기는 우리 삶에 가까이 다가오고 있어요. 싱가포르는 2020년 세계 최초로 세포 고기 판매를 허락했는데, 미국의 식품 회사인 잇저스트는 이를 기념해 시식회를 열며 "메뉴 1개당 가격을 3만원 정도로 할 것"이라고 밝혔답니다. 2013년 네덜란드 마스트리흐트대의 마크 포스트 교수가 첫 세포 고기 시식회를 열며 고기 패티 한 장의 제조 가격이 25만유로(약 3억3000만원)라고 밝힌 것에 비하면 7년 만에 가격이 대폭 내려온 것이지요.

시장에 속속 등장하는 동물 없는 고기들

이렇게 동물 없는 동물성 식재료는 우리 삶에 녹아들고 있어요. 에브리사는 이번에 개발한 달걀흰자 단백질에 'S-알부민'이라는 이름을 붙이고, 미국의 마카롱 제조업체에 판매하기로 했어요. 이렇게 만든 마카롱은 6개에 28달러(약 3만5000원)라고 해요.

미국의 한 회사는 소에서 짜지 않는 우유 판매를 준비 중입니다. 우유의 주성분인 '유청 단백질'을 만드는 유전자를 미생물에 합성하는 방식으로 우유를 만들어 낸 거예요. 이렇게 만든 우유는 유당불내증이 있는 사람이 먹어도 배가 아프지 않아요. 유당불내증은 우유에 있는 유당을 소화하지 못해서 생기는 증상인데, 이 우유는 애초에 단백질만 합성해 유당이 없기 때문이랍니다. 같은 이유로 지방이 적다는 장점도 있지요.

고기와 비슷한 맛과 식감이 나는 식물성 식재료로 만든 '식물 고기'는 지금도 시장에서 쉽게 찾아볼 수 있어요. 콩 단백질로 만든 소시지가 대표적이죠. 최근에는 다양한 식물 고기가 시장에 등장하고 있는데요. 녹두에서 추출한 단백질로 식물성 달걀을 만들기도 하고, 곤약을 이용해 삼겹살의 맛과 식감을 낸 삼겹채를 개발하기도 했답니다. 코코넛오일로 치즈를 만들기도 해요. 모르고 먹는다면 잘 구별이 안 갈 정도로 진짜 식재료와 아주 비슷하답니다.

기획·구성=조유미 기자 오가희 과학칼럼니스트

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폭풍의 언덕 Wuthering Heights / 에밀리 브론테(Emily Bronte)

(1) 《폭풍의 언덕》(Wuthering Heights)은 영국의 작가 에밀리 브론테가 필명 엘리스 벨(Ellis Bell)로 출간한 유일한 소설이자 유작 소설이다. 아버지 패트릭 브론테 신부가 성공회 사제였던 가정환경상 에밀리는 어린시절을 사제관이 있던 영국 요크셔의 황량한 벌판에서 보내면서 작가로서의 상상력을 길렀으며, 어른이 된 후 요크셔 벌판의 폐가(TopWithens)에서 영감을 얻어 《폭풍의 언덕》을 썼다. 캐서린(Catherine Earnshaw)과 히스클리프(Heathcliff)와의 불멸의 사랑을 우울하면서도 아름답게 묘사한 작품으로 등장인물들의 심리묘사가 뛰어난 게 장점이다. 출간당시에는 비윤리적이라는 비난을 받았지만, 20세기에 토머스 몸 등에 의해 재평가되었다. 한국어판은 범우사 등의 문학전문출판사들에 의해서 역간되었다.

(2) 폭풍의 언덕 Wuthering Heights 줄거리

1801년 황량한 벌판에 위치한 폭풍의 언덕에 세입자인 락우드씨가 찾아온다. 자신이 세든 집인 드러시크로스 저택의 주인인 히드클리프를 만나기 위해서였다. 하지만 사람들이 모두 거칠었고 잘 곳도 변변하지 못하여 감기에 걸려서 돌아온다. 집에 돌아온 락우드는 폭풍의 언덕과 드러시크로스 저택의 역사를 잘 알고 있는 가정부 넬리 딘에게 그동안 있었던 두 집안의 역사에 대해서 듣는다.

이야기 1

폭풍의 언덕의 주인이었던 언쇼는 리버풀에 갔다가 거지꼴을 한 소년을 데려온다. 가족들은 출신을 알 수 없는 소년에게 경계심을 갖고있었는데, 특히 아들 힌들리는 히스클리프를 미워한다. 죽은 아들의 이름까지 지어줄 정도로 히스클리프를 편애하는 아버지에 대한 불만때문이었다. 아버지가 죽은 후, 아내 프랜시스를 데리고 집에 돌아온 힌들리는 결국 히드클리프를 머슴처럼 가혹하게 학대한다. 게다가 어린시절부터 같이 자랐던 친구이자 애인인 캐서린까지 드러시크로스 저택의 아들인 에드거에게 사랑을 품자, 이에 상심한 히드클리프는 가출한다.

이야기 2

몇 년후 부자가 되어서 돌아온 히드클리프는 몸이 약했던 아내 프랜시스의 죽음이후 폐인이 된 힌들리를 도박으로 빈털털이로 만들어버린다. 알코올 중독으로 힌들리가 죽자, 그는 힌들리의 아들인 헤어턴에게 자신이 당한대로 앙갚음을 하여, 무식한 머슴으로 키운다. 새끼 뻐꾸기가 다른 새의 알들을 내치는 것처럼, 폭풍의 언덕의 주인이 머슴이 된 것이다. 그리고 자신의 애인을 뺏어간 에드거의 여동생 이사벨라를 유혹해서 결혼한 뒤, 인권을 짓밟는다. 히드클리프와의 만남이후 결혼전부터 갖고 있던 정신착란이 심해져서 죽은 캐서린만 찾는 무관심과 학대를 견디지 못한 이사벨라는 런던으로 달아나서 아들을 낳는다. 한편 에드거는 죽은 아내가 남긴 외동딸 캐시를 곱게 키운다.

이야기 3

여동생이 병으로 죽자 에드거는 런던에 가서 조카를 몰래 데려오지만 12살의 철없는 꼬마 캐시의 말실수로 발각된다. 히드클리프가 아들을 데려갈 것이 분명하자, 에드거는 마지못해서 조카를 폭풍의 언덕에 데려다 준다. 까다롭고 버릇없는데다가 허약하기까지 한 아들이 마음에 들리 없었지만, 히드클리프는 아들을 캐서린과 결혼시켜서 드러시크로스를 먹어치울 생각을 한다. 결국 히드클리프는 아들을 캐시와 강제로 결혼시켜, 탐욕을 채운다. 딘은 셋방을 구해서 어릴적부터 모셔온 캐시 아가씨를 다시 모시고 싶어하지만 그건 부질없는 생각이었다.

이야기 4

1802년 친구의 초대를 받아서 가던 락우드는 폭풍의 언덕에 다시 온다. 전세 문제를 이야기하기 위해서였는데, 딘 아주머니는 히드클리프가 죽었다고 했다. 비가 몰아치는 날, 눈도 못 감고 죽었다는 것이다. 하지만, 헤어턴과 캐시 사이에서 사랑의 감정이 싹트고 결혼을 앞두면서, 폭풍의 집과 드러시크로스저택의 불행한 역사는 끝나고 새로운 역사가 시작된다.

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(1) 돈키호테 Don Quixote / 세르반테스 (Miguel de Cervantes)
(2) 걸리버 여행기 Gulliver's Travels / 조나단 스위프트 (Jonathan Swift)
(3) 우주 전쟁 The War of The Worlds / H.G. 웰즈(H.G. Wells)

(4) 폭풍의 언덕 Wuthering Heights / 에밀리 브론테(Emily Bronte)
(5) 로빈슨 크루소 Robinson Crusoe / 다니엘디포우(Daniel Defoe)
(6) 파우스트 Faust / 괴테(Goethe)
(7) 로미오와 줄리엣 Romeo and Juliet / 윌리엄 셰익스피어(William Shakespeare)
(8) 왕자와 거지 The Prince and the Pauper / 마크 트웨인(Mark Twain) - 사무엘 클레멘스(Samuel Clemens)
(9) 보물섬 Treasure Island / 스티븐슨(R.L. Stevenson)
(10) 백경(白鯨) Moby Dick 모비 딕 / 허만 멜빌(Herman Melville)
(11) 슬리피 해로우의 전설 The Legend of Sleepy Hollow / 워싱톤 어빙(Washington Irving)
(12) 노트르담의 꼽추 The Hunchback of Notre Dame / 빅토르 위고(Victor Hugo)
(13) 정글 북 The Jungle Book / 루드야드 키플링(Rudyard Kipling)
(14) 지킬박사와 하이드씨 Dr. Jekyll and Mr. Hyde / 스티븐슨(R.L. Stevenson)
(15) 크리스마스 캐롤 A Christmas Carol / 촬스 디킨즈(Charles Dickens)
(16) 80일간의 세계일주 Around The World in Eighty Days / 쥴 베른(Jules Verne)
(17) 해저 2만리 20,000 Leagues Under the Sea / 쥴 베른(Jules Verne)
(18) 위대한 유산 Great Expectations / 촬스 디킨즈(Charles Dickens)

(19) 모히칸족의 최후 The Last of the Mohicans / 제임스 페니모어 쿠퍼(James Fenimore Cooper)
(20) 죄와 벌 Crime And Punishment / 표도르 도스토예프스키(Fyodor Dostoevskii)

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