과학자들은 이미 오래전부터 식물과 동물의 유전자를 건드려왔다. 그들이 유전자를 조작하는 이유는 다양하다. 질병 치료, 농작물 면역력 강화, 물고기 성장력 촉진, 영양소와 맛이 보강된 과일·채소 재배 등이 대표적인 이유다.

그런데 극심한 기후변화에 놀란 유전자학 과학자들은 새로운 문제에 초점을 맞추고 있다. 지구를 살리는 문제다. 그들은 소가 더 쉽게 소화할 수 있는 풀 개발에 성공했다. 그리고 환경 파괴 주범 중의 하나인 메탄을 덜 배출하는 소 개량에도 성공했다. 과학자들의 다음 관심사는 돼지다.  

돼지는 지구에서 가장 많이 소비되는 육류다. 문제는 돼지 사육에 따른 환경적 피해가 상당하다는 것이다. 돼지는 사료에 든 질소와 인(phosphorus)을 소화하는데 필요한 세 가지 효소를 자체적으로 만들지 못한다. 그래서 돼지 배설물과 함께 배출된 질소와 인은 물과 공기를 오염시킨다. 소화를 돕는 효소를 돼지 사료에 추가할 수도 있지만 비용이 만만치 않다. 그래서 과학자들은 새로운 대책을 마련했다.

과학자들은 돼지의 소화 기능 유전자를 조작하는 데 성공했다. 질소와 인을 더 잘 처리할 수 있는 유전자 이식 돼지를 만든 것이다. 과학자들은 세 가지 효소(β-글루키나아제, 자일라나제, 피타아제) 제작에 필요한 유전자를  체세포핵치환 기법으로 옮기는데 성공했다. 연구팀의 일원이자 남중국농업대 과학자인 양확경 박사는 ”동물 생식에 이미 수십 년 동안 활용된 바 있는 증명된 기법”이라고 이번 연구에 활용된 클로닝 방식을 설명했다. 

과학자들은 돼지 소화관에 존재하는 미생물군집과 높은 호환성을 가진 효소를 골랐다. 침샘에서 쉽게 생성되는 효소여야 했다. 소화 기능이 입에서부터 시작되어야 전체 과정이 더 효과적이기 때문이다.

수석 연구자 우젠팡 박사는 eLife에 게재된 이번 연구에 대해 ”우리의 목표는 사료를 먹는 돼지의 소화 기능을 높이는 것이었다. 돼지 배설물에 포함된 질소와 인의 양을 줄이고자 했다.”라고 말했다. 과학자들은 산더미처럼 쌓인 돼지의 똥·오줌에서 그 영양소 분량을 측정해야 했는데 ”재미있는 작업은 아니었다”라고 고백했다.

과학자들은 유전자 이식 돼지들의 소화 기능이 향상됐고 그 결과 질소와 인 같은 공기에 해로운 물질이 덜 배출됐다는 사실을 확인했다. 양 박사는 질소와 인 배출량을 낮추므로 ”돼지 농가 인근 지역의 물과 토양을 보호할 수 있게 됐다”라고 보았다. 게다가 영양소를 더 많이 흡수하게 된 유전자 이식 돼지의 성장 속도도 더 빨라졌다.  

이번 실험의 가장 중요한 점은 유전자 이식 돼지가 아무 부작용을 겪지 않았다는 사실이다. 돼지의 기분, 행동, 생식 기능, 혈액 생리, 생화학적 처리 능력 등 모든 것이 정상이었다. 소와 양 같은 가축에 비해 돼지의 온실가스 배출량은 낮은 편이다. 그러나 아산화질소 오염을 조금이나마 완화할 수 있는 방법이므로 환경에 미치는 영향은 비교적 크다.

미국의 경우 아산화질소는 전체 온실가스 배출량의 6% 밖에 되지 않는다. 그러나 환경보호국에 의하면 아산화질소는 이산화탄소보다 300배나 더 많은 열기를 대기에 가두는 나쁜 영향을 끼친다. 농장에서 굴뚝에서 또 자동차 배기관을 통해 아산화질소가 계속 배출되는 상황이라 그 오염물 배출량을 줄이는 건 매우 시급한 일이다.

양 박사는 필요한 효소를 돼지 사료에 투입해 오염물을 줄이는 방법이 있지만 길게 봐서는 유전자 이식이 더 좋은 방법이라고 말했다. 과학자들은 유전자 이식 돼지와 이식을 받지 않았지만 효소가 첨가된 사료를 먹은 돼지를 비교했다.

양 박사의 말이다. ”두 가지 돼지의 사료 처리 능력은 비슷했다. 차이가 있다면 실험 돼지는 비싼 재료를 첨가한 사료를 먹지 않고도 탁월한 소화 효과를 체험했다는 것이다.”

중국 및 일부 국가에서는 돼지를 비롯한 유전자 이식 동물 사용이 제한돼 있다. 그러나 우 박사는 유전자 이식 돼지가 더 안전하고 사육하는데 더 저렴한 것으로 증명되리라 믿는다. ”이번 연구를 통해 유전자 이식 돼지가 사료 활용을 더 효과적으로 하며 동시에 돼지 사육 사업의 ‘탄소발자국’ 축소에 기여한다는 게 증명됐다.”

*허프포스트US의 글을 번역, 편집한 것입니다.