[2]유전자 가위(CRISPR/크리스퍼)의 활용: 식물이 말을 못한다고 이렇게 대해도 되는 거냐?

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앞서 포스팅에서는 유전자 치료에 있어서 사용되는 경우를 살펴봤습니다.

이번에는 우전자가위가 유전자 조작의 또 다른 한 축을 이루는 식물, 특히 농작물의 유전자 조작을 통한 신육종에 어떻게 쓰이게 되는지 알아보겠습니다.

 

인간은 유전자가 뭔지도 모르는 때부터 유전자를 조작해 왔습니다. 혹시 야생벼나 야생 옥수수를 보신적이 있나요? 아래 그림을 보면 잡초 같이 생긴 것이 벼입니다. 낱알 개수도 적고 쌀알도 작고..

 왼쪽이 야생벼입니다. 우리 조상님들 대단하십니다. 이런거 몇그루를 키워야 밥 한공기 나오는건지..  https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.12.006

 

이래 그림은 옥수수입니다. 무슨 콩도 아니고 옥수수 알갱이가 한 20개 들어 있을 것 같나요?

인간은 이렇게 야생에 자라는 식물을 교배를 통해서 지금 우리가 먹고 있는것과 비슷한 품종을 만들어냈습니다.

왼쪽이 야생 옥수수인데.. 옥수수 알갱이 보세요 ㅋ 

 

그러다가 멘델에 의해 유전학이 창시된 이후 과학을 바탕으로 한 다양한 교배를 통해 아주 많은 품종을 만들어 왔고 지금까지도 많은 종자회사들이 더 우수한 품종을 만들기 위해서 노력하고 있습니다.

 

이후에는 유전공학의 발달로 외부 유전자를 생명체의 염색체에 삽입하여 발현하게 한다면 지금 보다 훨씬 좋은 생명체를 만들 수 있을 것이라는 생각을 하게 됩니다. 이것은 비단 식물에만 국한되어 있는 것이 아니라 동물 나아가 인간에게까지 해당되는 이야기 입니다.

 

식물 유전자 조작의 경우 인간이나 동물의 유전자 조작과는 달라서 원하는 유전자를 비교적 쉽게 염색체에 삽입할 수 있습니다. 어떤 식물체가 나올지 크게 생각을 하지 않아도 되구요.

 

인간이나 동물의 경우 원하지 않는 돌연변이가 생길 경우 혐오감을 느끼게 생길 수도 있고 너무 불편함을 느껴 고통을 호소할 수고 있을 것이며 여러가지 윤리적으로 문제가 되는 부분이 많을 수 있습니다. 하지만 식물의 경우는 돌연변이로 인해 잎의 숫자가 적던(동물로 생각하면 다리가 하나 없는 것과 비교 할 수 있을까?) 녹색이 완전히 없어지던 (이건 색소가 없는 알비노와 비교 가능할까?), 꽃기관에 이상이 생기던(이건 생식기 이상? 내가 고자라니..) 그 누구도 죄책감을 갖거나 윤리적으로 문제가 있다고 말하지 않습니다. 따라서 식물 돌연변이 연구에 아무런 제약이 없습니다. 그래서 하나의 체세포에 유전자를 주입시켜서 이 유전자가 삽입된 식물체를 만드는데 기술적인 문제만 없다면 이런 윤리적인 문제는 발생하지 않습니다.

 

이 식물들은 이상하게 생겼지만 유전자 조작으로 인해 만들어진 것이 아닙니다. 그냥 자연적으로 생긴 돌연변이 식물체 들의 모습입니다. 이처럼 자연계에서 매우 다양한 돌연변이를 찾아볼 수 있습니다. 

 

유전공학이 발달한 이후 많은 종자회사에서 유전자 조작 작물을 많이 만들어 냈습니다. 하지만 많은 국가 특히 유럽과 아시아 국가에서는 유전자 조작 작물의 경작을 법적으로 막아왔습니다. 이유는 여러가지가 있습니다. 제가 따로 포스팅한 것을 (https://plbiol22.tistory.com/7) 확인해 보세요^^.

 

우리나라 역시 유전자 조작 작물의 경작은 허가를 받은 장소에서만 가능합니다. 하지만 허가를 받는다 해도 환경단체들의 반대로 인해 사실상 경작이 불가합니다. 경작이 가능한 경우는 오로지 연구용으로만 가능합니다.

우리나라에서 현재 관리하고 있는 유전자조작생물체(LMO)의 현황입니다. 전체 리스트를 첨부해 놓습니다. 관심 있으시면 다운받아 보세요https://www.biosafety.or.kr/portal/default.do

 

식물의 유전자 조작에 있어서 유전자 가위는 기존의 방법과 매우 다른 점이 있습니다.

기존의 방법은 외래 유전자를 운반체를 통해 식물의 염색체에 삽입되게 하는 방식입니다. 삽입된 유전자가 계속해서 염색체에 존재해야만 우리가 기대하는 형질을 계속 유지 할 수 있습니다. 예를 들면 제초제 저항성 유전자를 염색체에 가지고 있어야만 제초제 저항성 형질을 나타낸다는 것입니다.

현재 사용하고 있는 제초제 저항성 유전자와 이 유전자가 만들어내는 단백질은 모두 인체에 무해한 것으로 확인되었습니다. 하지만 여전히 사람들은 “저 모든 풀을 죽이는 독한 농약에서 살아남은 식물은 더 독한 화학물질을 내보내고 있을 것 같은데.. 사람이 먹어도 되는 거야?” 라는 생각을 하고 있다는 것입니다.

유전자 조작 식물은 유전자가 염색체에 삽입될 확률이 아주 낮기 때문에 유전자조작이 성공적으로 일어난 개체를 선발하기 위해서 필연적으로 제초제 저항성이나 항생제 저항성 유전자를 가지고 있습니다. 이것이 사람들이 좋게 생각하지 않는 가장 큰 이유라고 생각합니다. 먹으면 위험할 것 같고, 독한 놈을 품고 있는 만큼 다른 식물 보다 훨씬 잘 자랄 테니까(사실은 그렇지 않습니다) 생태계에도 안좋을 것 같고 뭐 이런식이지요.

 

유전자 가위를 사용하면 염색체에 DNA가 삽입되지 않고도 원하는 유전자의 변형을 유도 할 수 있습니다.

이 말은 사람들이 싫어하는 제초제 저항성이나 항생제 저항성 유전자를 가지고 있지 않으면서도 원하는 유전자에 변이가 일어나 있다는 것입니다. 이것은 예전에 유전자 재조합 기술이 없을 때 자연적으로 일어나는 유전자변이와 다르지 않고 구분도 할 수 없다는 말입니다. 쉽게 예를 들자면 우리가 익히 알고 있는 멘델의 유전법칙의 쭈그러진 콩은 유전자 하나의 돌연변이로 인해서 만들어 집니다. 유전자 가위로 콩의 모양을 결정하는 유전자에 변형을 유도하여 쭈그러진 콩을 만들었다면 이것은 멘델이 사용했던 콩과 구분을 할 수 없다는 말입니다. 이것은 유전자 가위로 만들어진 식물체는 아무런 제약 없이 경작이 가능하다는 말이 됩니다.

 

위 단락을 설명하는 그림인데.. 이것을 글로 쉽게 설명할 수 없을 것 같습니다. 죄송합니다. 능력이 부족한 것 같습니다. 혹시 이 그림에 대해서 이해하기를 원하시는 분 있으시면 댓글을 남겨 주시면 제가 개인적으로 설명을 시도해 보도록 하겠습니다. ㅠㅠ 

 

 

이러한 이유 때문에 많은 유전자가위 기술을 사용한 유전자 조작 식물의 연구가 매우 활발합니다. 미국의 경우 외부 DNA를 염색체에 삽입되지 않은 유전자가위를 사용한 돌연변이는 아무런 제약 없이 재배 가능하도록 법을 제정했습니다. 일본도 마찬가지 입니다. 한국에서도 저를 포함한 많은 연구실에서 다양한 유전자가위를 이용한 새로운 품종을 개발하고 있습니다. 

 

연구도 돈이 되는 것이 있어야 가능한 것입니다. 우리나라 전자공학이 왜 발달하겠습니까? 우리나라 반도체가 세계 1위이기 때문 아니겠습니까? 미국, 캐나다, 브라질 등의 아메리카 대륙의 국가들, 호주, 일본은 유전자가위 유래 식물체에 대하여 매우 우호적인 자세를 취하고 있습니다. 이것은 유전자 가위를 이용한 신육종 시장을 선점하고자 상업화 할 수 있는 공간을 열어 준 것으로 생각할 수 있습니다. 가속화 되고 있는 지구 온난화에 따른 식량부족이란 이야기는 귀에  딱지가 생길 정도로 들었지만 우리나라가 그것에 대한 준비를 하고 있는지는 미지수입니다. 식량이 부족하다는 것은 식량에 지금보다 더 많은 돈을 지불해야 한다는 것입니다. 바꾸어 말하면 식량은 돈이 된다는 것입니다. 우리도 유전자 가위 재배를 완전 허용하는 법안을 통과시키면 좋겠습니다.

 

유전자가위에 대한 책에 대한 소개를 포스팅 한 것이 있습니다. 관심있으면 들어가 보세요^^ 

[책소개]유전자조작에 대한 이해는 이책으로 시작하세요!-DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위-