연구자들이 농업에서 살충제 과용을 추적하다

왜 농업 문제에 접근할 때 과학만이 아닌 사회적, 경제적, 문화적 측면에서도 접근해야 하는지 잘 보여주는 글.

과학은 어떻게 이용해야 하는가, 새로운 과학기술은 어떻게 적용하고 접근해야 하는지... 

일리노이주 LaSalle County의 이러한 Bt 옥수수 식물은 넓적다리잎벌레 피해의 결과로 누락되었다. 아이오와주에서 넓적다리잎벌레 피해에 취약해지고 있는 여타의 Bt 식물처럼, 이러한 옥수수 식물은 해마다 똑같은 Bt 단백질을 나타내는 옥수수를 심은 밭에서 Cry3Bb1 Bt 단백질을 함유한다. Credit: Michael Gray

높은 옥수수 가격은 많은 재배자가 해마다 옥수수를 심고 옥수수 수확량을 최대화하기 위해 다른 곤충도 죽이는 기술인 농약을 과용하도록 이끌고 있다고 연구자들이 보고한다. 많은 사례에서, 통합해충관리의 근본 원칙을 위반하면서 농약이 필요한지 밭을 살피지도 않고 뿌린다. 그 결과 중서부 농업 지대의 많은 옥수수와 콩밭이 생물다양성의 불모지가 되고, 살아 남은 곤충들은 현재 농민들이 사용하는 몇몇 주요 벌레잡이 도구에 내성을 갖는다. 

일리노이대학 작물과학의 Michael Gray 교수와 그의 동료들은 2011년 7월 말부터 8월초까지 일리노이주의 47개 카운티에서 옥수수와 콩의 해충을 조사하고,  많은 카운티에서 일부 주요 곤충 해충의 밀도가 0이나 0에 가까워졌다는 것을 발견했다고 결론을 내렸다.

"난 22년 동안 이런 종류의 연구를 하면서 이런 일은 처음이다"라고 Gray 교수는 말했다. "곤충다양성의 관점에서, 그러한 밭의 대부분은 생물학적 불모지이다." 그는 심지어 서부의 옥수수 뿌리선충 성충(보통 늦여름에 옥수수밭에 알을 낳는)은 대개의 카운티에서 찾아보기가 힘들었다고 말했다.

부북적으로 이러한 적은 숫자는 지난 몇 년 동안의 환경 상태 -특히 습한 봄- 가 인한 결과라고 Gray 교수는 말했다. 그러나 하나나 그 이상의 살충 성분의 단백질을 생산하는 Bt 옥수수 하이브리드품종의 광범위한 사용과 옥수수 및 콩밭에 살충제와 살균제의 혼합물을 널리 사용하는 관행도 그에 역할을 했다고 그는 말했다. 

그리고 Gray 교수가 재배자 모임에서 농민들에게 물으니, 그들이 올해 다시 Bt 옥수수를 심으면 대개가 그렇게 된다고 이야기한다.

"많은 생산자가 다수확 생식질에 접근하기 위하여 Bt 하이브리드 품종의 사용이 필수라고 말한다"고 Gray 교수가 말했다. "많은 재배자가 Bt 하이브리드 품종을 사용하더라도 재배하며 토양 살충제를 사용할 가능성이 높을 것이다."

이는 통합해충관리 -곤충 개체수를 조사하여 어떠한 처방이 필요한지 철저히 평가하고, 옥수수 수확량을 황폐화할 수 있는 서부의 옥수수 뿌리선충과 유럽 조명나방 같은 해충에 적합한 전술을 사용하자고 주장하는 Gray 교수와 같은 연구자의 조언을 몇 십 년 동안 역행한 것이다. 

"우린 콩과 돌려짓기하려고 생각하는 재배자들에게 현재 수준에서 곤충이 수확량에 영향을 줄 것 같을 때만 뿌리고 해마다 Bt를 심지 말거나, 그래도 심는다면 다른 Bt 단백질을 나타내는 다른 유형의 Bt 옥수수를 심으라고 요청했다"고 Gray 교수는 말했다.

하지만 통합해충관리를 사용하는 대신, 재배자들은 그가 "보험해충관리(insurance pest management)"라 부르는 해마다 그들의 작물을 곤충에게서 보호하고자 무기고에서 모든 것을 꺼내 쓰는 방법에 의존하고 있다. 

"일리노이주 중부에서 옥수수의 경우, 토지 비용 이외 -비료, 종자, 작물보험, 농기계와 같은 것들- 의 평균은 1200평에 약 513달러이다"라고 Gray 교수는 말했다. 다수확 토지에는 현금 임대료가 1200평에 325달러 추가될 수 있다고 그는 말했다. "그래서 많은 재배자가 850달러의 투자를 보호하기 위한 꽤 값싼 보험으로 20~25달러의 토양 살충제를 쓴다고 생각한다."

지주들은 이 경기장에서 임대료를 올리고 있고, 일부 대부업자는 재배자에게 그들의 수확물을 보호하기 위해 모든 힘을 다하도록 권하며, 연방의 장려금은 Bt 옥수수를 사용하는 재배자를 위한 작물 보험의 비용을 낮추어 왔다고  Gray 교수는 말했다. 그렇게 농민들이 그런 방식으로 농사를 지어온 데에는 많은 이유가 있는 것이다.

대부분의 재배자는 적은 수의 곤충에 놀라거나 하지 않고 자신의 전략이 제대로 작동하는 증거로 볼 것이라고 Gray 교수는 말했다. 그러나 또 다른 증거는 단기간의 혜택이 뜻밖의 -해로운- 결과를 야기할 것이라 경고한다. 

연구자들은 이미 예를 들어 아이오와, 일리노이, 미네소타, 네브라스카에서 넓적다리잎벌레에 대한 Bt 옥수수의 실패를 발견했다. 2011년 PLoS onE 학술지에 게재된 연구에서, 아이오와주립대의 Aaron Gassmann 씨와 그 동료들은 아이오와의 넓적다리잎벌레로 손상된 옥수수밭에서 그 새끼들이 개체수 통제보다 특정 Bt 독소(손상된 밭에서 사용한 Bt의 유형인 Cry3Bb1)에 영향을 덜 받는다는 것을 입증했다.

Gray 교수는 Cry3Bb1 품종의 Bt 옥수수를 심은 일리노이주에서도 똑같은 종류의 넓적다리잎벌레에 의한 심각한 피해 가능성을 보여줬고, 그는 일리노이에서 Bt 옥수수의 실패에 대한 새로운 연구를 Gassmann 씨와 함께하고 있다. 지금까지 연구자들은 아직 이러한 Bt 실패의 원인을 입증하지 못하고 그 구조를 조사하고 있다. 

"아이오와에서 연구한 Gassmann 씨의 밭에서처럼, 여기 일리노이주에서의 실패는 돌려짓기 없이 여러 해 동안 계속하여 똑같은 Cry3Bb1 Bt 단백질의 옥수수를 반복하여 심은 밭에서이다"라고 Gray 교수는 말했다. 

Bt 옥수수에 대한 재배자들의 신뢰는 아마 1900년대 초에 미국에 우연히 들어온 유럽 조명나방에 대한 커다란 성공 때문일 것이다. 그 곤충은 일리노이주에 1930년대 후반에 이르렀다. 

"치명적인 해충이었다"고 Gray 교수는 말한다. "주요한 수확량 도둑이었다."

Science의 2010년 논문에서, Gray 교수와 몇몇 중서부 지역 대학의 동료들은 1996년 Bt 옥수수의 도입이 중서부 상부 지역에서 유럽 조명나방의 깊고 지속적인 감소를 이끌었다고 보고했다.

이러한 성공은 두 가지 가장 큰 요인이라고 Gray 교수는 말했다. 첫째, 조명나방이 먹는 지상의 옥수수 조직에서 Bt 단백질의 높은 수준을 얻기가 상대적으로 쉬웠다. 둘째, 규제가 Bt가 아닌 옥수수를 심는 보호지구라 불리는 넓은 완충지대를 제공했다. 보호지구는  Bt 내성 변종의 발전을 줄이기 위해, Bt에 노출되어도 독성에 저항하여 살아 남는 곤충과 짝짓기하는 Bt에 취약한 많은 곤충을 공급했을 것이다.

그러나 넓적다리잎벌레 유충은 뿌리에 가장 피해를 주고, 뿌리에서 Bt 독소의 발현은 지상의 조직보다 훨씬 덜하다. 이는 넓적다리잎벌레가 조명나방보다 특정 독소에 훨씬 영향을 덜 받는다는 것을 뜻한다고 Gray 교수는 말했다. 그 사실에 더하여 일부 재배자는 완충지의 필요성을 무시하고 내성을 일으킬 수 있도록 해마다 Bt 옥수수를 심는다고 그는 말했다.

"옥수수가 1부셀에 3달러였고 재배자들이 우리에게 제한된 자원을 어디에 넣을지 묻고 있다면, 우린 이런 대화를 할 필요가 없었을 것이다"라고 그는 말했다. "그러나 이러한 높은 농상품 가격 때문에 값싼 보험과 같은 투입재를 추가하여 더 많은 부셀을 짜내는 것이 나아 보인다."

통합해충관리 방법을 채용하기 위해 옥수수 생산자의 실패를 설명하는 논문은 2010년 9월 27일 'Agricultural Food Chemistry' 학술지에 실렸다. 2010년 논문, "유전자변형 농업생태계에서 상업적 옥수수 생산자를 위한 전통적 통합해충관리(IPM) 전략의 타당성: 과거의 시대인가?"는  U. of I. News Bureau이나 온라인으로 이용할 수 있다. A report on Michael Gray's insect surveys in Illinois is available online.

http://www.seeddaily.com/reports/Researcher_tracks_agricultural_overuse_of_bug_killing_technology_999.html