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GMO도 육종 기술의 하나이다

육종 : 전통의 GMO
- 원래 농산물 야생종 vs 개량종
- 원래 축산물 vs 개량종
- 접목선인장 : 위험 or 아름다움
- UV : 오래된 돌연변이 기술

수평적 유전자 전달(horizontal gene transfer)

수평적 유전자 전달(horizontal gene transfer)
- 바이러스에 의한 유전자 전달
- 후생유전학 : 메틸화
- 유전자 침묵, 유전자 가위

 

- GM은 육종보다 DNA의 변형 자체는 적다

전통의 교배육종은 유전자가 전체가 섞인다. 훨씬 많은 양의 유전자가 변형되는 것이다. 미생물은 수천개의 유전자 식물은 수만개의 유전자가 있는데 그 유전자가 통체로 다른 개체의 유전자와 만나서 랜덤하게 나누어 갖는 방식으로 이루어진다. GM은 특정유전자 한 개를 옮기는 것이므로 유전자의 변화량은 수천배 적은 것이다. 우려하는 것은 유전자의 변화량이 아니고 그 유전자가 비슷한 생물에서 온 것이 아니므로 전혀 다르게 작동할 수 있다는 것과 유전자를 이식하는 과정에서 다른 유전자에 알 수없는 엉뚱한 작용을 했을지 모른다는 것이다.  

 

 

 


- 그런데 GM은 인간의 신기술은 전혀 아니다.

우리는 주로 부모로부터 유전자를 물려받는 수직적 유전자 이동만을 알고 있다. 사실 인간 뿐 아니라 모든 생물이 주로 그런 식으로 유전자를 물려받아 정체성을 유지한다. 하지만 항상 그런 것은 아니다. 바로 수평적 유전자 이동(Horizontal gene transfer)도 있는 것이다. 전혀 교잡할 수 없는 생물의 유전자가 전혀 다른 생물에 발현되는 경우가 있다. 바로 세균이나 바이러스를 통해 강제로 전달받은 것이다.
인간의 GM 기술은 바로 그 자연의 기술을 그대로 도용한 것이다. 아그로박테리움(Agrobacterium)이나 레트로바이러스(retrovirus)의 기술을 흉내 낸 것이 바로 인간의 GM기술인 것이다. 바이러스 중에는 다른 숙주세포에 들어가 숙주를 손상시크는 것뿐만 아니라 숙주의 유전자 속에 잠입하는 종류도 많다. 숙주세포에 유전자 속에 집어넣어진 것을 프로파지(Prophage)라고 하며 이때 다양한 유전자가 숙주 세포 속에 같이 이식되는 것이다. 이런 일은 세균 뿐 아니라 모든 생명에 일어난다. 그래서 이미 약 30년 전에 담배식물에서 박테리아 염기서열이 발견되었다. 그 뒤로도 무수히 많은 생물에서 이런 수평적 유전자 이동이 확인되었다. 그리고 심지어 우리 인간의 유전자의 상당량(무려 8%)도 이런 바이러스에 의해 전달받은 것이다. 인간 자체가 이미 전혀 다른 생명의 유전자를 이식 받은 일종의 GMO인 셈이다. 그리고 GM작물의 개발에 사용하는 기술은 아그로박테리움(Agrobacterium)의 기술을 그대로 응용한 것이다.
이런 자연의 GMO와 인간이 만든 GMO는 기술적 차이가 별로 없다. 약간 다른 점이 있다면 천연 GMO는 무작위로 유전자가 삽입되지만, 인간의 GMO는 인간이 의도한 유전자만을 넣고 목적하는 식물이 만들어 질 때까지 실시한다는 차이 정도일 것이다. 따라서 자연의 GMO는 성공확률도 정말 낮고, 자연선택에서 살아남을 확률도 정말 낮다. 인간의 GMO는 어떤 유전자를 변형할지 제어할 수 있으므로 성공확률도 높고 더 안전할 수 있다. 그럼에도 자연 생물에 무수히 많은 생명에서 수많은 외래 유전자가 발견되니 자연의 GMO는 도대체 얼마만큼 많이 이루어지는 것인지 알기 힘들다. 한 연구에 따르면 바다 속에 있는 바이러스들은 자신의 유전자를 새로운 숙주로 전이시키는 횟수가 1초에 ,1000조 회에 달한다고 추정한다. 인간 몰래 GM 생물을 바다에서만 매초 1000조회가 만들어 내는 것이다. 그리고 그 세월이 수십 억년이다. 인간의 DNA 조작은 이제 고작 수십 년이고 그 횟수도 미미하니, 인간이 아무리 열심히 GM 작물을 만들어 본다고 한들 그 오랜 세월 동안 자연이 하였던 GMO 조작의 1초 분량에도 미치지 못할 것이다.

- 고구마는 천연 GMO 작물이다

대부분의 유전자 변형 작물은 인간이 처음 만든 기술이고, 오랜 사용경험이 없기 때문에 위험하다고 생각하지만 사실이 아니다. 그 구체적인 예가 고구마이다. 겐트대학 연구팀의 유전자 분석과 근연종 연구에 따르면 고구마는 별로 쓸모없는 작물에서 박테리아(아그로박테리움으로 추정)가 외래 유전자가 삽입하는 바람에 재배하기 쉽고, 먹기 좋은 작물이 되었다고 한다. 자연적 진화가 아니라 유전자의 수평적 이동에 의해 새로운 작물로 창조된 것이다.  
세균과 바이러스는 지구상에서 가장 개체수가 많은 생명이다. 그래서 세상에 가능한 거의 대부분의 유전자를 가지고 있다고 한다. 더구나 이런 유전자를 다른 세균이나 고등생물로도 옮길 수 있다. 그리고 그 숫자는 엄청나다. 바다 속에 있는 바이러스가 일으키는 것만 1초에 무려 1,000조회 라고 하니, 만약에 다국적기업에서 새로운 형질을 만들기 위해서 자동화된 시스템으로 무작위로 유전자 조작을 1000조번 하고 있다고 하면 경악을 할 것이다. 그런데 우리는 자연의 이런 대규모 무작위 유전자 변형에는 별로 관심이 없고, 인간의 표적 유전자를 목표로 하는 정밀한 변형에 대해서만 매우 민감하다.
인간의 GMO는 점 돌연변이이기에 검사가 가능하다. 특정 유전자를 넣었기 때문에 그 유전자의 존재여부로 GMO 여부를 판단한다. 그런데 자연의 GMO는 어떤 유전자가 추가되었는지 모르기 때문에 검사가 사실상 불가능하다. 옥수수를 검사한다고 하면 전체 230만 유전자 중에 실제로 발현되는 3만3천종의 유전자를 전부 검사하여 그 중에 옥수수에 한번도 등장한 적이 없는 유전자가 무엇이 있는지를 검사하여야 한다. 예전에는 한 생명체의 전체 유전자를 파악하는데 몇 년씩 걸렸던 일이다. 그래서 고구마가 천연 GMO라는 것을 파악하는 것도 최근에 일인 것이다
지금의 GMO 검사는 생물전체에 걸쳐서 일어난 유전자 변형 정도의 검사가 아니고 단지 인간이 인위적으로 추가하는 유전자가 있는지 여부의 검사이다. 옥수수에 수십개의 외부유전자가 삽입되어도 그것은 전통의 옥수수이고 인간이 추가한 딱 한 가지 유전자만 있어도 완벽한 공포의 유전자 변형식품인 셈이다. 사람들은 수만개의 전체 유전자에 어떤 변이가 있었는지는 아무 관심이 없다. 단지 인간이 삽입한 특정 유전자의 존재 여부에만 온통 관심을 가지고 있는 것이다.

- 천연의 GMO는 독성도 가끔 만든다.

한 가지 분명한 것은 인간의 GM기술 훨씬 전부터 자연은 이미 그러하고 있었다는 것이다. 인간이 하는 일은 온순하고 자연은 훨씬 무자비하고 난폭한 유전자 조작을 많이 하고 있다는 것이다. 대표적인 예가 치명적인 병원성 대장균(O157:H7)의 경우이다. 우리 몸에는 항상 100조 정도의 세균이 있고 이중 1조 정도는 대장균인데 아무런 문제없이 건강하게 살 수 있다. 그리고 보통의 식중독균은 100만 마리 정도에 감염되어야 질병이 발생하는데 이 병원성 세균은 불과 수십 마리만 감염되어도 질병이 발생할 수 있다. 정말 무시무시한 병원균인 것이다. 대장균에서 이런 무서운 병원균이 만들어진 것이 약 5만 5000년 전이라고 한다. 바이러스의 감염(천연의 GM 기술)을 통해 독소를 만드는 외부 유전자가 온순한 대장균에 추가된 것이다. 자연의 GMO는 무조건 안전할 것이라는 그저 환상에 불과한 것이다. O157:H7균이 독소를 만드는 유전자도 바이러스의 감염에 의한 것이지만, 이 세균이 결정적인 피해를 입히는 기작도 바이러스에 의한 것이다. 대장균에게 항생제와 같은 스트레스를 가하면 바이러스가 독소를 만들 스위치를 켜버린다. 항생제가 투입하면 세균은 스트레스를 받고, 스트레스는 바이러스가 독소 유전자를 격발시킨다. 바이러스와 독소의 무한 증식이 일어나고, 대장균도 죽고, 인간도 치명적인 손상을 받는다. 혈변, 설사 정도에 그칠 병세가 항생제 투입에 의해 치명적으로 변하는 것이다
보툴리누스균은 지상 최강의 독소를 만든다. 인간이 만든 가장 강력한 독보다 1만배 이상 강하다. 이 독소를 만드는 유전자도 세균 고유의 유전자가 아니라 프로파지가 갖고 있는 유전자이다. 암바이러스도 정상적인 세포에 암을 유발하는 유전자를 삽입하는 바이러스이다. 심지어 세균의 항생제 내성도 바이러스의 외부 유전자 삽입에 의해 만들어지는 것이기도 하다. 미국 하버드대 위스(Wyss)연구소 짐 콜린스 박사팀은 연구에 따르면 항생제 환경에서 박테리오파지와 세균을 노출하면 박테리오파지가 항생제에 대한 내성을 갖는 유전물질을 만들고, 이를 숙주인 세균 내부에 침투시켜 항생제 내성을 갖도록 한다는 것이다. 그리고 항생제와 접촉하지 않은 세균도 이 박테리오파지를 통해 항생제에 대한 내성이 3배나 높아졌다는 사실도 확인했다. 하지만 이렇게 위험해 보이는 GM즉 유전자의 수평적 이동이 진화의 핵심 동력이기도 하다.

- 유전자 수평이동이야 말로 진화의 핵심이다

사람들은 진화를 나뭇가지처럼 한줄기에서 차례차례 분리되어 나가는 것으로 생각한다. 하지만 그 시작은 혼동 그 자체였다. 유전자의 마구잡이 이합집산이었을 수밖에 없다. 사람들은 최초의 생명이 어떻게 생겼는지에 관심이 많고, 일단 세포가 생기면 진핵세포의 탄생은 당연한 수순으로 여지기만, 최초의 생명의 탄생보다 훨씬 힘든 기적이 바로 진핵세포의 탄생이다. 원핵세포와 진핵제포는 단순히 핵이 핵막에 감싸있는 정도의 차이가 아니다. 진핵과 원핵세포의 크기의 차이는 직경의 차이가 열배 이상이다. 부피로 치면 최소 1,000배이다 진핵세포(인간세포)1개에 원핵세포(세균)이 1,000~10,000개 이상 들어간다는 뜻이다. 기능과 구조가 행글라이더와 보잉 747의 차이 이상인 것이다. 기본 원리는 같더라도 행글라이더의 재료와 기술 그리고 할 수 있는 일의 차원이 다른 것이다. 이런 대도약의 배경에도 GM 기술의 원형이 들어있다.
진핵세포내로 산소를 이용하는 세균이 침입하여 대규모의 유전자의 수평적 이동에 의해 미토콘드리아로 변형되면서 비로써 진핵세포의 조건이 갖추어진 것이다. 이것이야 말로 전대미문의 대사건이고 모든 고등생명의 탄생의 기반을 만든 대도약이다. 그런데 식물은 여기에 또 한 번의 대도약을 한다. 바로 광합성 세균 시아노박테리아가 이 진핵세포로 침입하여 한 차례 대규모 유전자 이동을 하여 엽록소가 만들어진 것이다. 그래서 식물은 동물보다 유전자도 많고 동물이 하지 못하는 온갖 물질의 합성이 가능한 것이다.
그리고 이런 현상은 진핵세포가 연합하여 다세포 동물이 된 이후에도 수시로 일어난 것이다. 사실 진화는 DNA의 변화로 이루어지는데 우연한 돌연변이에 의한 진화 보다는 다른 생명에서 만들어진 유전자 세트가 세균이나 바이러스를 통해 전달되고, 이것을 이리저리 변형하고 활용하여서 이루어지는 유전자 변화가 오히려 진화를 주도했을 가능성이 높다. 바이러스에 의한 유전자의 수평 이동이 진화의 원동력이라는 ‘바이러스 진화설’이 등장한 것은 벌써 1970년대 일이다.
  
인간의 GM보다는 바이러스 등에 의한 GM이 비교조차 할 수 없을 정도로 무차별 이루어진다. 이런 결과로 진화도 일어나고 부작용이 발생하기도 한다. 여기에서 명백한 것은 첫 번째가 성공확률이 낮다는 것이다. 자연의 GM은 횟수는 거의 무한대로 일어나지만 성공확률은 그리 높지 않다는 것이다. 그리고 자연의 GM은 유용한 유전자와 독성 유전자를 구분하지 않고 무차별 일어나지만 인간의 GM은 인간에게 위험한 유전자 이동은 검토조차 하지 않는다는 것이다. 실제 GM의 위험성을 말하는 사람도 이동시킨 유전자 그 자체의 위험성보다는 그 과정에서 일어날 수 있는 예기치 못한 부작용을 말한다. 그런데 이것도 사실상 전혀 의미 없는 걱정이다. 자연의 GM에서 그런 것이 일어날 확률은 걱정할 필요가 없다는 것을 보여주기 때문이다.
사실 인간의 GMO는 이론적으로는 굳이 실험을 할 필요도 없이 안전하다. 그럼에도 최신의 기술이고 예상치 못한 작용에 의한 부작용이 있을지 모른다는 가정 하에 수많은 시간과 비용을 들여 안전성을 평가한다. 그리고 이미 충분한 섭취 경험마저 있다. 그런데 훨씬 위험한 천연의 GM은 아예 관심조차 없고, 그 횟수도 너무나 미약하고, 특정 목표만을 지향하고, 충분한 안전검사를 실시하는 인간의 GM만을 그렇게 두려워한다
천연의 GM이 정말 다양한 온갖 유전자가 온갖 위치에 무차별 삽입되는데 그런 생물에서는 왜 아직껏 에일리언 같은 괴물은 탄생하지 않았을까? 차라리 이것이 훨씬 의미 있는 질문이다. 크기가 기능을 제한하는 것이고, 기능이 크기를 제한하는 한다는 물리 또는 생물학적 기본 법칙의 이해가 필요한 것 같다. 세균의 크기는 정말 작다. 그래서 생존에 필요한 최소한의 유전자를 유지하기에도 벅차다. 더구나 DNA의 보호기능이 약해 확보한 유전자도 망가지기 쉽다. 그리고 한가하게 당장에 생존에 불필요한 기능을 가지고 있다가는 주변에 다른 균에게 밀려서 도태되기 십상이다. 그런데 사람들은 그런 공간적 제한을 생각하지 않고 유전자가 마치 세균이 불어나듯이 얼마든지 불어나고, 그런 유전자에 지능이 있는 양 이합집산을 하여 초능력을 발휘하는 정말 슈퍼균이 탄생할 것이라 걱정한다. 하지만 유전자나 분자에 지능은 없다. 특별한 선택압으로 방향성을 주지 않는 제로섬 게임처럼 항상 그게 그것인 것이다. 인간이 육종을 통한 품종의 개선도 이미 그 한계에 부딪혔다. 인간도 뚜렷한 목표를 가지고 전력을 투구해도 한계는 금방 오는데 아무런 의지도 없는 세포들이 특별한 악의를 가진 양 부작용만 연쇄반응을 일으켜 슈퍼 울트라 부작용이 만들어질 것이라는 공포는 전혀 합리적이지 못한 것이다. GM을 의심하고 걱정하는 것은 좋다. 하지만 합리적이어야 한다. 천연의 GMO나 육종은 전혀 걱정하지 않으면서 이보다는 훨씬 안전한 인간의 GMO만 걱정하는 것은 전혀 합리적이지 않다.