생물을 어디까지 변화시킬 수 있을까?
야광 동물? 공상과학 소설처럼 들릴지 모르지만, 그들은 몇 년 동안 존재해왔다. 전갈 독을 생산하는 배추? 이미 끝난 일이다. 다음에 백신이 필요하면 의사가 바나나만 줄 수도 있다. 이것들과 많은 다른 유전자 변형 유기체들이 오늘날 존재한다. 왜냐하면 그들의 DNA가 완전히 새로운 유전자를 만들기 위해 변형되고 다른 것과 결합되었기 때문이다.
여러분은 그것을 깨닫지 못할지도 모르지만, 이러한 유전자 변형 유기체들 중 많은 것들이 여러분의 일상 생활과 일상 식단의 일부분이다. 2015년 미국 옥수수와 콩의 93%가 유전자 조작 식품으로, 식료품점 진열대 가공식품의 60~70%가 유전자 조작 성분을 함유하고 있는 것으로 추정됐다. 여기 이미 존재하고 있는 가장 이상한 유전자 조작 동식물과 동물들, 그리고 곧 여러분의 길을 찾아올 많은 것들이 있다.
2007년, 한국 과학자들은 고양이A를 어둠 속에서 빛나게 하기 위해 변형시킨 다음, 고양이의 세포를 채취하고 다른 고양이들을 복제하여 솜털이 두껍고 형광색의 고양이들을 만들었다. 그들이 그렇게 한 방법은 다음과 같다. 연구원들은 터키 앙고라 암컷 고양이로부터 피부 세포를 채취하여 붉은 형광 단백질을 만들기 위한 유전자 지침을 삽입하기 위해 바이러스를 사용했다. 그리고 나서 그들은 복제를 위해 유전자 변형 핵물질을 난자에 넣었고, 복제된 배아는 기증된 고양이들에게 다시 이식되어 고양이들이 그들 자신의 복제의 대리모가 되었다. 대만에서의 초기 연구는 형광 녹색으로 빛나는 세 마리의 돼지를 만들었다. 우신치 국립대 동물과학기술연구소 부교수가 돼지 한 마리를 사진에 담았다. 야간조명처럼 두 배가 되는 애완동물을 만드는 이유가 뭘까? 과학자들은 형광 단백질로 동물을 조작하는 능력은 그들이 인간의 유전 질환을 가진 동물을 인공적으로 창조할 수 있게 해줄 것이라고 말한다. Eviropig, 즉 "프랑켄스와인"은 비평가들이 말하듯이, 인을 더 잘 소화시키고 처리하기 위해 유전적으로 변형된 돼지다. 돼지 비료는 인의 일종인 피타이트에 많이 들어 있어 농가들이 비료로 거름을 사용하면 이 화학물질은 분수령으로 들어가 물속의 산소를 고갈시키고 해양생물을 죽이는 해조류 개화를 일으킨다. 그래서 과학자들은 돼지 배아에 대장균 박테리아와 쥐의 세포를 추가했다. 이 수정은 돼지의 인산 생산량을 70%까지 감소시켜 돼지를 환경 친화적으로 만든다. 워싱턴대 과학자들은 지하수 오염물질을 뿌리로 흡수해 오염현장을 정화시킬 수 있는 포플러 나무를 엔지니어링하고 있다. 그리고 나서 그 식물들은 오염물질을 그들의 뿌리, 줄기, 잎에 통합되거나 공기 중으로 방출되는 무해한 부산물로 분해한다. 실험실 시험에서, 유전자 변형 발전소는 미국 슈퍼펀드 현장에서 가장 흔한 지하수 오염물질인 트리클로로에틸렌의 91%를 액체 용액에서 제거할 수 있다. 일반 포플러 식물은 오염물질의 3%만 제거했다. 과학자들은 전갈 꼬리에 독을 프로그램하는 유전자를 채취해 양배추와 결합하는 방법을 찾아냈다. 왜 독이 있는 양배추를 만들려고 했을까? 애벌레가 양배추 작물에 피해를 주는 것을 방지하면서 농약을 제한하기 위해서입니다. 이 유전자 조작 배추는 송충이가 잎을 물 때 송충이들을 죽이는 전갈 독을 만들어낼 것이다. 하지만 독소가 변형되어 사람에게 해롭지 않다. 튼튼하고 유연한 거미줄은 자연에서 가장 귀중한 재료 중 하나이며, 만약 우리가 그것을 상업적인 규모로만 생산할 수 있다면 인공 인대부터 낙하산 끈까지 일련의 제품들을 만드는데 사용될 수 있을 것이다. 2000년에 넥시아 바이오테크놀로지는 우유에서 거미줄 단백질을 생산하는 염소라는 답을 가지고 있다고 발표했다. 연구원들은 거미의 끌줄 실크 유전자를 염소의 세포에 삽입하여 염소가 우유에서만 실크 단백질을 만들 수 있도록 하였다. 이 "실크 우유"는 비오스테엘이라고 불리는 거미줄 같은 물질을 제조하는 데 사용될 수 있다. 아쿠아바운티의 유전자 변형 연어는 기존 품종보다 2배 이상 빨리 자란다. 사진에는 같은 연령의 연어와 유전자 변형 연어 두 마리가 뒤쪽에 있다. 이 회사는 이 물고기가 일반 연어와 같은 맛, 식감, 색, 냄새를 가지고 있다고 말하지만, 이 물고기가 먹어도 안전한지에 대한 논란은 계속되고 있다. 유전공학으로 만들어진 대서양 연어는 치누크 연어의 성장호르몬이 첨가되어 있어 연중 내내 생선이 성장호르몬을 만들어낼 수 있다. 과학자들은 이 호르몬의 "온 스위치" 역할을 하는 바다 입자라고 불리는 뱀장어 모양의 물고기의 유전자를 사용함으로써 이 호르몬을 활성 상태로 유지할 수 있었다. FDA는 2015년 미국에서 연어의 판매를 승인해 유전자 변형 동물이 미국에서 판매 허가를 받은 것은 이번이 처음이다. 플라브르 사브르 토마토는 상업적으로 재배된 최초의 유전자 조작 식품으로 인간의 소비 허가를 받았다. 캘리포니아에 본사를 둔 칼젠은 항이센스 유전자를 첨가함으로써 토마토가 부드러워지고 썩는 것을 막기 위해 토마토의 숙성 과정을 늦추는 한편 토마토가 자연적인 맛과 색을 유지할 수 있도록 해주기를 희망했다. FDA는 1994년 플라브르 사브르를 승인했지만 토마토는 매우 섬세해서 운반이 어려웠으며 1997년까지는 시판되지 않았다. 생산과 배송 문제 외에도 토마토는 매우 싱거운 맛이 나는 것으로 보도되었다: "플라브르 사브르 토마토는 개발된 품종 때문에 그렇게 맛이 좋지 않았다. 코넬 대학의 원예학 교수인 Christ Watkins는 "절약할 맛이 거의 없었다"고 말했다. 사람들은 곧 바나나 한 입만으로 B형 간염이나 콜레라 같은 질병에 대한 예방접종을 받을지도 모른다. 연구자들은 백신 생산을 위해 바나나, 감자, 양상추, 당근, 담배 등을 성공적으로 만들었지만 바나나가 이상적인 생산 및 배송 수단이라고 말한다. 변형된 형태의 바이러스가 바나나 사풀링에 주입되면, 바이러스의 유전 물질은 빠르게 식물 세포의 영구적인 부분이 된다. 그 식물이 자랄 때, 그 식물의 세포는 바이러스 단백질을 생산하지만 바이러스의 감염 부분은 생산하지 않는다. 사람들이 바이러스 단백질이 가득한 유전자 조작 바나나를 한 입 먹을 때, 그들의 면역 체계는 전통적인 백신처럼 질병과 싸우기 위해 항체를 형성한다. 소는 소화과정의 결과로 상당한 양의 메탄을 생산한다 - 그것은 풀과 건초를 포함하는 소의 고세포 식단의 부산물인 박테리아에 의해 생산된다. 메탄은 이산화탄소에 버금가는 온실 효과에 크게 기여하고 있기 때문에 과학자들은 메탄을 적게 생산하는 소를 유전적으로 설계하기 위해 노력해 왔다. 앨버타 대학의 농업 연구 과학자들은 메탄 생산을 담당하는 박테리아를 찾아내고, 보통의 소보다 25% 적은 메탄을 만들어내는 소떼를 설계했다. 나무는 더 빨리 자라고, 더 나은 목재를 생산하고, 심지어 생물학적 공격을 감지하기 위해 유전적으로 변형되고 있다. 유전자 조작 나무의 지지자들은 생명공학이 목재와 종이 제품에 대한 수요를 충족시키면서 삼림 벌채를 역전시키는데 도움을 줄 수 있다고 말한다. 예를 들어, 오스트레일리아의 유칼립투스 나무는 얼어붙은 기온에 견딜 수 있도록 변형되었고, 로블롤리 소나무는 나무에 경직성을 주는 물질인 리닌을 적게 하여 만들어졌다. 하지만, 비평가들은 디자이너 나무들이 자연 환경에 미치는 영향에 대해 충분히 알려져 있지 않다고 주장한다. 디자이너 나무들은 다른 단점들 중에서도 자연 나무로 유전자를 퍼뜨리거나 산불 위험을 증가시킬 수 있다. 그러나 USDA는 2010년 5월 생명공학 회사인 ArborGen에 남부 7개 주 26만 그루의 나무를 대상으로 현장 실험을 시작하도록 승인했다. 영국 과학자들이 난자에 암 퇴치 약을 생산하는 유전자 조작 암탉 품종을 만들었다. 이 동물들은 인간 유전자를 DNA에 첨가하여 인간 단백질이 난자의 흰자 속에 분비되도록 했으며, 피부암과 다른 질병을 치료하는 데 사용되는 약과 유사한 복잡한 약용 단백질도 함께 가지고 있다. 이 질병 퇴치용 계란은 정확히 무엇을 포함하고 있을까? 암탉은 악성 흑색종과 관절염 치료 잠재력이 있는 분자인 miR24와 다발성 경화증 현대적 치료법과 유사한 항바이러스제인 인간간페론 b-1a를 가진 알을 낳는다. 인간은 매년 대기에 약 9기가톤의 탄소를 더하고, 식물과 나무는 그 중 약 5기가톤을 흡수한다. 남아 있는 탄소는 온실 효과와 지구 온난화에 기여하지만, 과학자들은 이 과잉 탄소를 포획하는 데 최적화된 유전공학 식물과 나무를 만들기 위해 노력하고 있다. 탄소는 식물의 잎, 가지, 씨앗, 꽃에 수십 년을 저장할 수 있지만, 식물의 뿌리에 할당된 탄소는 수세기를 그곳에서 보낼 수 있다. 따라서, 연구원들은 지하에 탄소를 포획하고 저장할 수 있는 큰 뿌리 시스템을 가진 바이오 에너지 작물을 만들기를 희망한다. 과학자들은 현재 광범위한 뿌리 시스템 때문에 스위치그래스나 오수캐너스와 같은 다년생 동식물들을 유전적으로 변형시키는 작업을 하고 있다.