해충에게는 "소화 불능", 인간에게는 안전? 유전자 편집이 열어가는 차세대 농업

해충에게는 진수성찬, 인간에게는 주식──「전분 전쟁」의 새로운 국면

전 세계에서 재배되고 있는 옥수수, 밀, 콩, 커피.
이러한 곡물에 있어 전분은 에너지의 저금통이다. 한편, 쌀도둑벌레나 곡물도둑벌레, 목화바구미(목화진딧물이 아니라 목화의 꽃봉오리를 먹는 보위빌) 등, 전분을 좋아하는 해충들에게도 "뷔페"가 되고 있다.Phys.org

새롭게 Phys.org에 소개된 연구는 이 "전분 전쟁"에 유전자 편집이라는 무기를 도입하려 하고 있다. 브라질 농업 연구 공사(EMBRAPA)와 기후 변화 게놈 연구 센터(GCCRC) 등의 국제 팀이 Biotechnology Journal에 발표한 논문에서는,식물이 본래 가지고 있는 "전분을 보호하는 방어 시스템"을 유전자 편집으로 강화하여 해충에게는 "맛없고 소화할 수 없는 씨앗"을 만드는 구상이 논의되고 있다.Phys.org

보이지 않는 방패「α아밀라아제 억제제」란 무엇인가

해충이 전분을 소화하려면, 「α（알파）아밀라아제」라는 효소가 필요하다. 이는 전분의 사슬을 잘라 당으로 바꾸는 "가위"와 같은 존재다.

야생의 콩과 식물 등의 씨앗에는, 이 가위의 움직임을 방해하는 「α아밀라아제 억제 단백질」이 포함되어 있다. 이것이 있으면, 해충은 씨앗을 먹어도 충분히 영양을 흡수할 수 없고, 성장이나 번식이 방해된다. 즉,식물은 스스로의 씨앗에 "독은 아니지만 소화하기 어려운 코팅"을 하고 있는 것과 같다.Phys.org

그런데, 우리는 오랜 세월에 걸쳐, 콩이나 곡물을 "인간에게 소화하기 쉽고 맛있는 형태"로 품종 개량해 왔다. 그 과정에서, 이러한 억제 단백질의 많은 부분이 줄어들었을 가능성이 있다고 연구팀은 지적한다.Phys.org

2000년대부터 이어진 꾸준한 탐색

이번의 총설 논문에서는, 이 분야에서 지난 20년 동안 축적되어 온 연구가 정리되어 있다. 구체적으로는,

• α아밀라아제 억제 단백질을 만드는 유전자를, 다양한 식물에서 탐색

• 해충별・동물종별로, 이 억제제가 얼마나 효과가 있는지를 세밀하게 평가

• 억제제를 많이 만들도록 유전자를 재조합한 트랜스제닉(GMO) 식물의 개발

• 그와 관련된 특허의 획득 상황

등의 단계다.Phys.org

그 중에서도 타깃이 되어 온 것은, 장기 저장되는 곡물을 갉아먹는 콩바구미류나 곡물바구미류. 그들은 꼬투리 안에서 발생하여, 그대로 창고에 운반된 곡물 안에서 세대 교체를 반복한다. 눈치챘을 때는, 자루 안의 내용물이 가루투성이──라는 비극을 전 세계의 농부들이 경험하고 있다.Phys.org

왜 "고전적 GMO"만으로는 안 되는가

그렇다면, 억제 단백질의 유전자를 외부에서 넣은 GMO를 계속 만들면 되는 것이 아닌가? 라고 생각할 수 있지만, 거기에는 큰 벽이 있다.

종래의 트랜스제닉 작물은,다른 생물종에서 가져온 유전자를 작물의 게놈에 삽입한다. 과학적으로는 일관성이 있어도, "다른 종의 유전자가 들어 있는 식품"에 대한 저항감은 여전히 강하다. 게다가, 많은 나라에서 GMO는 엄격한 심사를 받아야 하며, 개발 비용도 시간도 늘어난다.Phys.org

브라질의 바이오안전 정책을 관할하는 CTNBio(국가 바이오안전 기술 위원회)는, "다른 종의 유전자를 도입하지 않고, 작물 자체의 유전자를 개변한 것"을, 조건에 따라 GMO로 취급하지 않는 경우가 있다.Phys.org

이는 기업에게 결정적으로 중요하다.같은 해충 저항성을 얻을 수 있다면, 규제 부담이 적은 "비GMO 취급"의 유전자 편집 작물이 투자에 나서기 쉬운 때문이다.

CRISPR로 "원래 있는 방어 기구"를 부스트하다

여기서 등장하는 것이 CRISPR라고 불리는 유전자 편집 기술이다. 이는 DNA 상의 목표 지점에 "분자의 가위"를 넣어, 염기 서열을 개변하는 방법으로, 다른 종의 유전자를 반드시 도입할 필요는 없다.

연구팀이 그리는 시나리오는 간단하다.

1. 작물의 게놈 중에서, α아밀라아제 억제 단백질을 만드는 유전자, 또는 그 조절 영역을 특정한다

2. CRISPR를 사용하여, 그 유전자의 "스위치"를 강화하거나, 단백질의 활성이 올라가도록 아미노산 서열을 조금 변경한다

3. 결과적으로, 해충의 소화 효소에 대해서는 강하게 작용하지만, 인간이나 가축의 아밀라아제에는 영향을 미치지 않는 "핀포인트 억제제"가, 작물의 씨앗이나 잎에서 많이 만들어지도록 한다

이렇게 탄생한 작물은, 해충에게는 "먹어도 살찌지 않는 밥"이 되어 피해가 크게 줄어드는 한편, 인간이나 가축에게는 기존과 동일하게 안전하고 소화하기 쉬운 식품으로 남는다.Phys.org

실제로 겨냥되고 있는 해충들

총설에서는, 특히 다음과 같은 해충이 예로 들려 있다.Phys.org

• 콩바구미・곡물바구미류 (Bruchids): 꼬투리 안의 콩을 먹는 외에도, 저장 중인 콩을 내부에서 비우는 저장 해충.

• 목화바구미 (Anthonomus grandis): 목화의 꽃봉오리 안에서 산란하여, 섬유의 품질과 수량을 크게 낮춘다.

• 커피베리보러 (Hypothenemus hampei): 커피 열매 안에서 유충이 씨앗을 먹는, 전 세계 커피 산지가 골머리를 앓는 해충.

이들은 모두 전분이나 당을 많이 포함하는 씨앗・꽃봉오리・과일을 노리는 "단맛을 좋아하는" 곤충들이다. 그들의 α아밀라아제에 효과가 있는 억제 단백질을 늘릴 수 있다면, 농약에 의존하지 않고 지속적으로 피해를 줄일 가능성이 있다.

"GMO를 싫어하는" 세계에서 어떻게 받아들여질 것인가

그렇다면, 이 구상은 세상에 어떻게 받아들여질 것인가.
SNS 상에는, 뉴스가 소개되자마자, 다양한 반응이 오가고 있다 (※아래는 논의의 경향을 이미지화한 것).

1. 환경파・지속 가능성 지향의 긍정적인 목소리

X (구 Twitter)에서는, 환경 문제나 지속 가능한 농업에 관심이 높은 계정에서, 이런 톤의 게시물이 눈에 띈다.

"농약에 의존하지 않고 해충을 억제할 수 있다면 환영. 인간의 아밀라아제에는 영향을 미치지 않도록 신중하게 설계한 점도 평가하고 싶다."
"기후 변화로 해충 피해가 증가한다고 말하는 가운데, 작물 측의 '자기 방어력'을 높이는 접근은 이치에 맞다."

농약 살포는, 비용뿐만 아니라 주변 생태계나 농작업자의 건강 부담에도 연결되는 문제다. 그 때문에,"농약을 줄일 수 있다면 유전자 편집도 선택지로서 있다"는 현실적인 에코 시점이 일정한 지지를 모으고 있다.

2. 식품 안전에 민감한 층에서의 신중론

한편으로, 식품 안전이나 건강 정보에 민감한 커뮤니티에서는, 다음과 같은 불안이 반복적으로 표명되고 있다.

"α아밀라아제 억제제는, 인간의 소화에는 정말로 영향이 없는가? 장기적인 섭취 데이터는?"
"비GMO 취급으로 규제를 완화하는 것은, 기업에 너무 유리한 것 아닌가. 라벨링은 어떻게 할 것인가?"

과거의 GMO 논쟁을 경험한 사람들에게는, "다른 종의 유전자를 넣지 않았기 때문에 OK", "그래서 GMO가 아니다"라는 논리 자체에 위화감을 느끼는 사람도 있다."라벨의 문제"와 "실질적인 안전성의 문제"를 구분하면서 논의할 필요가 있다고 할 수 있을 것 같다.

3. "결국은 기업 이익?"이라는 비판적인 의견

특히 유럽이나 일본의 일부 사용자들로부터는, 글로벌 기업에 대한 불신감도 드러난다.

"해충 대책이라기보다는, 특허를 쥔 기업이 종자 비즈니스를 독점하고 싶을 뿐 아닌가?"
"특허로 둘러싸기보다는, 아프리카나 남미의 소규모 농부들이 자유롭게 사용할 수 있는 기술로 개방해야 한다."

실제로, α아밀라아제 억제제 관련 특허가 다수 출원되어 온 것은 논문 중에서도 언급되고 있다.Phys.org
누가 권리를 가지고, 누가 접근할 수 있는가