유전공학과 육종의 차이는?

유전자변형 작물과 관련하여 그 기술을 어떻게 볼 것인가는 뜨거운 감자이다. 유전공학은 절대 악인가, 아니면 인류를 구원할 신기술인가? 이에 대해서는 여전히 찬반이 팽팽하다. 그러나 확실한 건, 찬성 쪽에서는 반대측을 비과학적이라며 무시하고, 반대 쪽에서는 찬성측을 악당으로 취급한다는 것이다. 난 그 모든 태도가 잘못된 것은 아닌지 생각한다.

유전공학을 원천적으로 반대한다면, 현재 우리가 누리고 있는 과학적 성과들은 어쩔 것인가? 전기부터 자동차, 지금 여기에서 보고 있는 컴퓨터와 스마트폰도 마찬가지이다. 이 모든 걸 거부하고 원시시대로 돌아가야 옳은가? 물론, 극단적인 사람은 그렇게 주장하기도 할 것이다. 우린 다시 그 시대로 돌아갈 수 없다. 

그렇다면 유전공학을 전적으로 찬성한다면 어떠한가? 모든 과학기술은 참이고 진리인가? 그렇지 않다. 비단 원자폭탄을 만든 인류의 역사만 되돌아보아도 우린 과학이라는 이름으로 엄청난 잘못을 저지르기도 했다. 그럼 과학 자체는 가치중립적이기에 아무 죄가 없고, 그걸 잘못 활용하는 정치인 등 사람들의 문제인 것인가? 그렇지 않다. 과학자도 자신이 연구하는 주제에 대해 아무 책임이 없을 수 없다. 그도 사회를 구성하는 하나의 구성원이기 때문이다. 과학자도 자신의 연구에 대해 사회적 책임을 다해야 한다. 

과거부터 모든 과학기술에는 찬반 의견이 치열하게 일어나곤 했다. 자동차나 기차가 처음 나왔을 때도 그랬고, 밥솥이나 냉장고가 처음 나왔을 때도 그러했다. 그걸 어떻게 활용하느냐는 이 시대를 살아가고 있는 모든 사람들이 논의하고 합의해야 할 문제가 아닌가 한다. 그러한 맥락에서 유전자변형 작물도 바라보아야 할 것이다.

얼마전 유전자변형 작물에 대한 반대의 주장을 하는 이야기만이 아니라 찬성하는 이야기도 블로그에 올린다며 나에게 아직 중심이 제대로 서지 않은 채 서구의 과학주의에 빠진 사람이라 비판한 분이 있다. 과연 그러한가? 그분의 의견을 이해 못하는 것은 아니다. 나도 한때 그러한 생각에 빠져 있었으니까. 중요한 것은 우리는 하나하나 사실을 밝히며 돌다리도 두들겨 보고 건너듯이 나아가야 한다는 것이다. 맹목, 맹신은 무지보다 위험하다고 생각한다. 찬성하는 쪽은 왜 그런 주장을 하며, 반대하는 쪽은 왜 그런 주장을 하는가 제대로 알아야 자신의 의견이 찬성이든 반대이든 확실히 하면서 두 진영 사이에서 대화가 이루어질 수 있다고 본다. 그런데 저쪽은 무조건 나쁜놈이라고 규정한 이후에는 아무런 대화가 될 수 없다. 우린 한국 사회의 빨갱이 논쟁에서 그러한 모습을 충분히 보아 오지 않았는가.

아래의 글은 참 재미나다. 글을 쓴 사람도 유전공학을 둘러싼 모순되 주장을 해결하기 위해서 썼다고 첫 구절부터 분명히 밝히고 있다. 그러기 위해서는 유전공학의 방법이 무엇인지, 그리고 지금까지 인류의 농업에서 중요한 역할을 담당해 왔던 육종기술은 무엇인지 아는 과정이 먼저일 것이다. 그런 의미에서 한 번 읽어보시면 좋겠다. 물론 번역은 엉망이니 영어가 되는 분은 원문을 참조하시길 바란다.

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나는 유전공학에 대한 모순된 주장을 깨부수려고 해 왔다. 난 전문가는 아니다. 친구에게 GMO에 대해 글을 쓴다고 이야기하자, “그럼 찬성이냐, 반대냐?”고 물었다. 난 “그걸 알아내려고 노력 중이다”라고 답했다.

그걸 알아내려는 다음 단계는 유전공학이 어떻게 작동하는지 정말로 이해하는 것이다. 이 과정은 단순히 식물 육종기술의 연장선상에 있는가? 또는 농민들이 씨앗을 선발해 온 오래된 관행에 근본적인 단절을 뜻하는 것인가?

그것이 내가 캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스에서 유전공학을 이용해 벼를 연구하는 Pamela Ronald 씨에게 물어본 내용이다. 그녀는 현미경만 들여다봐서 큰 생태적 그림을 그리지 못하는 과학자가 아니기에 접근했다. 그녀의 남편인 Raoul Adamchack 씨는 데이비스 캠퍼스에서 유기농업을 가르치며, 둘은 함께 유기농업에 유전공학을 통합시키는 사례를 만든 <내일의 식탁(Tomorrow’s Table)>이란 책을 썼다. Ronald 씨는 모든 새로운 기술을 포용하려는 낙관주의자는 아니다. 그녀는 과학적으로 안전하다고 하여 야외의 욕조에서 셋째 아이를 출산했다. 

Raoul Adamchak와 Pamela Ronald 씨.

질문을 시작하자 Ronald 씨는 “난 결국 사람들에게 ‘유전공학에 대해 신경쓰는 게 무엇입니까?’라고 묻습니다” 하고 말했다. “다른 종 사이에 유전자가 이동하는 것입니까? 좋아요, 여기에서 우리가 하는 일은 벼에 벼 유전자를 넣는 겁니다. 당신은 기업들을 좋아하지 않는 겁니까? 음, 나는 대학에 있어서 정부에서 연구비를 받습니다. 이윤을 싫어하는 겁니까? 음, 우리는 민간의 자금을 받지 않고, 우리가 개발하는 벼는 모두 개발도상국을 위한 것입니다. 우린 우리의 발견으로 돈을 벌지 않아요.”

유전자변형 작물과 관련해 내가 신경을 쓰는 건 그 기술이 농민과 식물 사이의 공진화 관계를 중단시키는 것이라고 말했다. 나는 농민이 해마다 몬산토에서 종자를 사는 것보다 환경(기후, 병해충, 문화)에 더 조화롭도록 종자를 갈무리하고 식물을 다루는 방법을 좋아한다. 또한 느린 선발 과정으로 문제를 일으키는 의도치 않은 효과를 걸러내기 더 쉬울 것이다. 

“그래서 선진국에서는 거의 모든 사람들이 종자를 사지만, 우리의 벼를 활용하는 사람들은 그럴 만한 능력이 없어요. 그들은 씨앗을 직접 받아서 씁니다.”

미국에서 농민들은 종자를 받아서 이듬해 심으면 제대로 작동하지 않는 교잡종을 구입한다. 그러나 로날드 씨가 개발한 벼를 활용하는 방글라데시의 농민은 해마다 씨앗을 갈무리한다. 이 씨앗은 GE*와 함께 발견된 유전자를 포함하도록 육종된 유전자변형 씨앗이다. 그러나 이 씨앗은 계속해서 공진화의 선택 과정을 이어간다. 의도치 않은 문제의 위험에 대해서 로날드 씨는 “언제나 새로운 종자를 도입할 때에는 몇 가지 위험이 있지만, 그 위험은 작고 혜택은 엄청납니다. 난 단지 기술이 지속가능한 농업이란 목표를 달성하기 위한 최선의 작업이 되도록 해야 한다고 생각합니다.”

출산과 마찬가지로, 그건 적당한 기술인가의 문제이다. 난 새로운 씨앗을 만든다는 의미가 무엇이며 그것을 수행하기 위한 다양한 방법의 위험을 어떻게 분석할 수 있는지 직접 보고 싶었다. 이튿날 데이비스 캠퍼스로 찾아갔다. 로날드 씨의 안내로 그녀의 실험실에 가서 Randy Ruan 씨를 만났다. 

루안 씨는 온실 밖에서 만나자고 했다. 그는 온실 유리에 빨간 자전거를 기대어 놓았는데, 나의 관심에 조금 어리벙벙한 듯했다. 

“당신이 좋아할 만한 벼 사진을 여러 장 가져왔어요”라고 그는 말했다. 

그는 설득력이 있었다. 모든 것이 꽤 많은 벼처럼 보였다. 그러나 각각의 뒷이야기는 조금씩 달랐다. 

유전자표식 육종을 통해 만든 벼.

유전자표식 육종을 할 때, 과학자들은 흥미로운 새로운 특성의 조합을 바라며 수분을 통해 식물을 교배시킨다. 새로운 식물이 나타나면 세포 조직을 조금 떼어서 그들이 바라던 유전자가 포함되어 있는지 조사한다. 그렇지 않다면, 그 식물을 폐기한다. 그것이 DNA를 들여다보는 도움을 통해 이루어지는  전통 육종이다.

전통 육종의 문제는 유전자표식이든 아니든 난잡하다는 점이라고 코넬 대학의 식물육종가 Margaret Smith 씨는 말한다. 그녀는 두 가지의 전체 DNA를 혼합하여 한번에 많은 유전자를 교환시킨다고 설명한다. 연구자들은 흥미로운 돌연변이를 나타내는 식물을 가지고 대대로 교잡하여 수천 가지 식물을 만들고, 그 대부분은 파괴시킨다.  그건 내가 상상했던 땅에서 천천히 추는 춤이 아닌 것이다. 

이 벼는 돌연변이를 유발하도록 방사능에 노출되었다. FN은 "빠른 중성자"의 약자. 

작물을 개조하는 또 다른 방법은 씨앗에 돌연변이를 유발하는 화학물질을 적시거나 방사선을 쬐어 돌연변이를 유도하는 것이다. 이는 일반적으로 유전공학보다 더 많은 변화가 일어나도록 DNA의 조각이 부정확하게 복사된다. "그저 주사위를 던지고 흥미로운 일이 일어나길 바라는 것이죠"라고 Smith 씨는 말한다. 

나의 냉장고 위에 있던 유기농 현미 9kg 포대가 Cobalt-60 감마선의 25kR에 노출된 뒤 변이가 일어난 변종(Calrose 76)임이 밝혀졌다. 

유전자변형 벼.

물론 로날드 씨의 실험실에서 가장 일반적인 실험 방법은 유전공학이다. 루안 씨는 과감하게 몇 가지 사례를 가리켰다. 로날드 씨는 자신의 실험실에는 알려져 있는 두 가지 주요 프로젝트가 있다고 언급했다. 항균제를 살 여유가 없는 개발도상국의 농민들에게 좋은 세균성 질병에 대한 저항성을 부여하는 XA21 유전자와 제초제가 없어도 벼는 죽이지 않으면서 풀만 익사시켜 마찬가지로 개발도상국의 농민들에게 좋은 벼가 침수에도 잘 견디게 하는 유전자의 발견이 그것이다. 

유전자변형 식물을 만드는 방법에는 주로 두 가지가 있다. 유전자 총으로 쏘거나, 아그로박테리움 투메파시엔스라는 미생물을 활용하는 것이다. 유전자 총은 말 그대로 식물 조직에 DNA가 들어 있는 코팅된 알을 쏘는 것이다. 그 결과 이 순전히 기계적 힘으로 몇몇 유전자가 결국 핵에 이르고 그에 병합된다. 그러나 로날드 씨의 실험실은 아그로박테리움을 활용한다. 루안 씨에게 졸라서 나는 실험실 안으로 들어갈 수 있었다. 

Robbins Hall의 로날드 씨의 실험실 밖에 있는 모자이크.

몇 년 전 난 유전공학의 비평가인 Ignacio Chapela 씨가 연 강의에 참석하여 유전공학의 세부사항에 대해 흥미를 가지게 되어서, 이것이 상세하게 어떻게 작동하는지 알고 싶었다. 그는 유전공학자들이 정확한 장소에서 DNA를 잘라 붙이는 것처럼 이야기하지만, 유전자는 무작위로 게놈에 분사된다고 했다. 정말로 Chapela 씨가 신경쓰는 것은 과학자들이 자신이 원하는 것과 함께 다른 여러 가지 유전자를 묶는다는 점이다. 그들은 프롬프터(또는 스위치 켜기)와 함께 시퀀스 스타팅을 구축하고, 그 다음 원하는 유전자를 옮기고, 그 다음 표식을 하고(모든 것이 작동하는지 보여주는 특성을 표시함), 그리고 종결한다(또는 스위치 끄기).

이 모든 걸 게놈으로 던지는데, 그것이 말썽을 일으킬 수 있다. Chapela 씨는 시퀀스 완결부위가 끊어질 수 있어, 식물에 사람들이 원하는 특성만이 아니라 갑자기 그 게놈의 다음에 무엇이 오든지 그것이 발현된다고 지적한다. 예를 들어 식물에는 독성을 만드는 비활성 유전자가 있는데, 유전자변형의 무작위성이 그걸 작동시킬 수 있다는 것이다. 

밝혀졌듯이 이 모든 건 완벽히 사실이다. 그러나 그건 유전공학의 도움이 아니라도 야생이나 식물 육종 과정에서 언제나 일어나는 일이기도 하다. 실제로 유전자의 묶음을 구축하는 과정은 믿을 수 없을 만큼 정밀하다. 연구자들이 상대적으로 적은 양의 DNA로 작업을 하기 때문에, 정확하게 잘라서 붙일 수 있어서이다. 이러한 시퀀스에 그들은 시퀀스의 양 끝을 붙잡아 둥글게 만드는 플라스미드라 부르는 DNA 조각을 추가한다. 플라스미드는 이상하고 재미난 것이다. 그건 근본적으로 박테리아가 종들 사이의 유전적 정보를 교환하는 데 사용하는 도구이다. 즉, 진화에 의해 만들어진 형질전환을 창조하기 위한 도구이다. 

 DNA 묶음을 운반하는 냉동고의 플라스미드 통.

다음은 아그로박테리움이 온다. 이는 특정 미생물은 식물 DNA에 플라스미드를 주입하도록 전문화된 것이다. 야생에서는 아그로박테리움이 번성하는 집을 형성하는 식물을 만드는 유전자와 함께 이를 수행한다. 과학자들은 단순히 그들이 만든 것과 그 플라스미드를 대체한다.

Chapela 씨가 과정 가운데 이 부분이 무작위라고 말하는 것은 옳았다. 그들은 삽입하는 아그로박테리움을 전혀 통제하지 못하고, 이 DNA의 묶음이 부수어질 가능성이 있다. 그러나 스미스 씨는 일반 육종에서도 똑같은 일이 일어난다고 이야기한다. 프롬프터가 확실히 원치 않는 유전자를 켤 수 있다. 그러나 거의 늘 콜리플라워의 모자이크 바이러스에서 오는 프롬프터는 야생에서 언제나 똑같은 일을 하고 있다 .

Chapela 씨가 가정하는 차이는 유전공학의 방법이 더 위약하고 불안정한 게놈 구역에 빠지는 유전자를 이끌 수 있다는 것이다. 그러나 그런 일은 일어나지 않았다. 수천 번의 게놈 분석은 도입된 유전자가 DNA 가닥 안에 무작위로 떨어진다는 것을 보여준다. 인간에 의해 도입된 유전자는 흩어질 가능성이 없다거나 게놈 주변으로 이동한다고 입증되었다. (유전자변형 꽃가루가 수분으로 퍼진다는 Chapela 씨의 요점은 나중에 다루겠다.)

물론 Chapela 씨의 반대는 하나의 가능한 시나리오일 뿐이다. 다른 반대가 계속 제기될 것이다. 요점은 새로운 것에 대한 위험은 과대평가하기 쉬운 반면, 현 상태의 위험은 과소평가하기 쉽다는 것이다. 종들이 꽤 안정적인 것으로 나타나지만, 표면 아래에서는 유전자의 흐름이 휘저어지는 바다에서 살고 있는 셈이다.

2003년, 영국의 GM 과학검토패널(기후 강경론자 David King 경이 의장이던)은 이 문제를 자세히 검토하여, 유전공학이 전통 육종보다 의도치 않은 결과를 생산할 가능성은 없어 보인다고 결론을 내렸다. 

전통적 식물육종은 의도하지 않고 예측할 수 없는 유전적 변화를 생산할 수 있고, 그런 맥락에서 상당히 불확실하다. 이는 문서화가 잘 되었고, 우리는 세포 수준에서의 변화 유형에 대해 많이 알고 있다. 

유전자변형 형태를 비교하는 편리한 표.

물론 잠재적으로 중요한 차이는 있다. 

GM 육종의 특별한 기능은 그것이 작물이란 식물에 근본적으로 다른 생물체의 것일 수도 있는 하나나 그 이상의 유전자를 이동시킬 수 있다는 점이다. 예를 들어 전통 육종은 GM 식물에서 달생했듯이 복잡한 인간의 면역글로불린을 조합할 수 있는 식물을 만들 수 없다. 이는 필연적으로 어떤 새로운 유전적 상호작용이 있든지 아니든지, 이것이 잠재적으로 해로운지 아니든지 불확실성을 일으킨다.

GM 육종의 또 다른 특별한 기능은 특정 유전자 구성의 결과물이 사실상 어떠한 생물학적 관계와도 독립하여 근본적으로 다른 식품이 될 수 있다는 점이다. … 이는 규제 검사를 통과할 수 있어 어떠한 알러지 항원에도 노출되지 않으려는 지역의 위험관리 정책에 중요한 의미를 지닐 수 있다.

최근 변형된 벼 새싹.

그 결과 유전자변형 식품은 잠재적인 알러지 항원에 대한 검사를 실시하고 있다. 자주 브라질 호두에서 얻은 유전자를 Pioneer Hi-Bred 사가 실수로 콩에 추가하여 알러지 항원을 도입한 사건을 언급하곤 한다. 그 이야기의 나머지에 대해 우린 적합한 시험체제가 있었고, 그 제품이 결코 시장에 출하되지 않았다고 알고 있다. 그 기업(과 규제기관)은 무엇을 찾아야 할지 알고 성공적으로 그 식물을 제거했다. 

그래서 이 모든 이야기에서 취할 것은 무엇인가? Margaret Smith 씨와 이야기를 마치기 전에 그녀에게 유전공학의 기술과 근본적으로 다른, 일반적인 재생산 과정에서 교환되는 유전적 방식에는 진화적인 교훈이 없는지 물었다. 그녀는 우린 모든 걸 알지 못한다고 말하며, 이렇게 덧붙였다. 

난 우리가 조심해야 한다고 생각하며, 우리가 더 많은 걸 배우면서 계속해서 이 조심스러움에 관해 생각해야 한다. 후생유전학의 혁명만 봐도 우리는 날마다 배워 나아가고 있으며, 그것은 우리가 이에 접근하는 방식을 변화시킬 수 있다. 그러나 이에 대한 나의 의견은 알 수 없기에 멈춰야 한다는 건 아니다. 모든 기술은 알 수 없는 것이 있다. 우린 단지 우리가 할 수 있는 한 조심스럽게 해야 한다. 

유전자변형 식품을 의심스러워 하는 사람들도 조심스러워져야 한다. 예를 들어, 방사선을 쬔 생물의 돌연변이는 특별한 규제에서 제외시키면서 GMO에 반대하는 건 이치에 맞지 않는다. 로날드 씨 같은 사람들이 하고 있듯이 벼에서 벼로 유전자를 옮기는 것에 관해 우려하지 않는다면 모든 유전자변형 식품을 금지시키고자 하는 건 이치에 맞지 않는다.  

난 아직도 우리가 기술이 부적절하게 사용되지 않았는지 확인하는 데에 중요한 역할을 가지고 있다고 생각한다. 그러나 우리가 이해하지 못한 무언가에 대해 맹목적으로 비난하는 것은 유용하지 않다.

http://grist.org/food/genetic-engineering-vs-natural-breeding-whats-the-difference/#comment-965510502