1번째는이거고요

생명공학




*정의와 개념

생명공학은 현재에도 급속히 발전하고 있고, 그 범위는 넓어져가고 있기 때문에 완벽한 정의는 내리기 어려운 상태이다. 그러나 현재의 시점에서 생명공학을 정의하는 것은 지금까지 발전되어 온 바이오기술의 개념과 앞으로의 연구개발의 방향을 파악하는데 에 필요하다.

가장 넓은 뜻으로 "생물의 기능을 이용하는 기술" 이라고 정의하는 것은 간명하고 포괄적인 표현이지만 생명공학의 내용을 이해하는 데에는 조금 불충분하다.

영문서적에 나타나는 정의의 예를 들면 1995연판 Glazer저 Microbial Biotechnology에 인용되어 있듯이 "Biotechnology의 일반적인 정의는 인류에 있어서 유의한 것을 생산하기 위하여 생물을 이용하는 것이다. 즉, 기술적, 산업적 프로세스에 생물학적인 기구를 응용하는 것이라고도 할 수 있다. 그 속에는, 유전자 공학기술에 의해서, 인간의 손으로 변화시키거나 만들어 낸 새로운 미생물을 이용하는 것도 포함된다." ( U. S. 환경보호청)

여기에서 새로운 미생물(novel microbes)은 새로운 동물, 새로운 식물을 포함하여 새로운(novel organism)으로 하여야 할 것이다.

일본의 1990년 내지 1995년판의 최신간 생명공학서에는 생물의 기능을 조금 더 상세히 "생물이 갖는 유전, 번식, 성장, 자기제어, 물질대사, 정보인식-처리 등의 기능을 인간생활에 유익하게 사용하는 새로운 생물이용기술" 이라고 정의하고, 특히 "인류의 생활, 생존, 환경의 보전에 소용이 되는 생물종, 물질, 기기, 기구 등을 연구, 생산하는 기술"임을 강조하고 있다. 여기에는 기구가 들어 있는 것은 생명공학기술로 인위적으로 만든 형질전환 생물이 환경을 오염시키는가 어떤가를 체크하는 조직적 기구가 필요하기 때문이다. 생명공학은 Bio기술과 같은 뜻이므로 생물산업도 Bio산업이라고 불리어지고, 여기에 따라서 Bio상품, Bio식품, Bio식물 등의 말이 만들어지고 있다.

*핵심기술과 기술특성

현대의 Bio기술은 수천 년의 역사를 가진 종래의 발효나 식물육종의 기술과 구별하여 유전자조작을 중심으로 하는 새로운 Bio기술을 의미하고 있으며 기본적인 핵심기술(Key technology)로서는,

유전자조작기술(유전공학)

세포융합기술(세포공학)

세포대량배양기술(세포배양공학)

바이오리액터(Bioreactor)기술(효소공학)

의 네 가지 기술을 부르는 경우가 많다. 이것들은 서로 별도로 발달한 기술이지만 서로 관련이 되어 있고 또 종래의 과학기술과도 밀접한 관계가 있다.

이 네 가지 기술은 다음과 같은 기술특성을 가지고 있다.

첫 번째 기술특성은 생물의 유전정보를 바꾸는 육종=품종개량의 기술이다. 유전자조작기술이나 세포융합기술이여기에 속한다. 최근에는 특정부위돌연변이기술이나 단백질공학기술이 가능하게 되어 바라는 유전자의 기능을 덧붙이거나 잃게 할 수도 있게 되었다. 세포융합기술도 유전정보의 본체인 DNA를 혼합하는 기술이므로 이것도 육종기술이 된다.

두 번째 기술특성은 육종한 고기능생물을 대량으로 증식하거나, 그 기능을 최대한 발휘시키는 process기술이라는 점이다. 바이오리액터기술과 세포배양기술이 여기에 속한다. 이 기술은 전통적인 발효기술이나 효소이용기술의 연장선상에서 발전하고 있다. 육종기술과 Process기술(downstream process기술이라고도 함)을 조합하여 비로소 Bio기술은 Bio산업으로 발전하여 Bio상품을 만들어 낼 수가 있게 된다.

*과학과 기술

과거 학문의 역사에서 과학과 기술은 확연히 구분되어 있었다. 과학에서 발견한 법칙이나 원리 또는 이론을 기술로서 살려 기술화하여 인간생활에 응용한다고 하는 것이 정설로 되어 있었다. 그리고 기술이 고도로 발전하여서 기술의 영향을 인정하여 과학과 기술은 서로 자극하고 있다고 생각하게 되었다. 그러나 과학은 기술적인 응용을 필연적으로 예상하고 현대의 기술은 응용 적인 면을 통해서 과학적인 이론 연구를 하게 되며, 더욱이 급속도로 발전하고 있는 Bio기술과 같은 첨단기술에 있어서는 새로운 기술개발을 위하여 동시에 새로운 이론적인 측면을 추구하지 않을 수 없게 되었다. 특히 오늘의 관학연구의 실험대상은 고도의 기술을 이용한 소산이며 순수한 자연현상만이 아니다.

예를 들면 고에너지의 거대가속기를 사용하여 비로소 실험대상으로 할 수 있는 소립자와 같이, 또 단백질공학이나 특정부위돌연변이기술에 의해서 만들어진 새로운 기능과 구조를 가진 효소와 같이 과학과 기술은 서로 침투하여 나누기 어렵게 되었다. 단백질공학의 Bio기술은 효소단백질의 구조와 기능의 상관관계를 구명하는 최대의 수단이며 이 연구성과는 효소공학자체의 괄목할 발전일 뿐만 아니라 효소과학-효소화학과 효소물리학 그리고 효소생물학의 엄청난 발전을 가져올 것이다. 생물체가 갖는 우수한 기능을 해명하는 것은 순수기초연구이지만 그것은 동시에 Bio기술에 있어서 Bioprocess의 상류에 속하는 연구이다. 오늘날 과학과 기술은 일체의 관계라고 하여 과학기술이라고 표현하게 되었다.

*생명공학의 본질

생물의 새로운 기능을 이용하는 새로운 Bio기술은 신비한 생명의 지식을 탐구하고 동시에 그것을 응용하고 기술화하여 첨단과학기술을 급속히 발전시켜 나가고 있다. Bio기술 즉 생명공학기술의 계기의 하나는 1973년 미국의 S. Cohen 등의 유전자 재조합 기술의 개발이었다. 시험관내(in vitro)에서 이종의 DNA를 결합시켜서 만들어진 재조합 DNA분자를 생세포내에 도입하는 실험기술을 이용하는 유전자조작기술은 insulin 등 유용물질을 대량을 합성하는 등의 응용 면을 강조하는 의미에서 유전자공학이라고 부르기도 한다. 그런데 재조합 DNA를 만드는 것이 가능하게 되자 생물과학의 기초연구 및 응용의 양면의 연구에 비약적인 진전을 가져오게 하였다.

이들 Bio기술은 DNA정보의 해석을 중심으로 기초유전학 뿐만 아니라 세포생물학, 발생생물학, 면역학, virus학 등의 광범위한 분야의 기초연구에서부터 유전자산물의 공업생산이나 식물육종 등의 실용과 결부된 응용연구에 이르기까지 광범한 범위에서 획기적인 진전을 가져오게 하였다.

Bio기술은 특히 분자생물학 40년의 성과를 응용하고 미생물학, 생화학, 면역학 등의 발전에 힘입어 유전자공학이나 세포공학등의 기술이 개발되었지만 또한 역으로 Bio기술의 발전은 학제분야의 이들 학문을 참신하게 발전시켰다. 생명공학기술은 생명현상을 탐구하는 연구기술이며 생명의 지식을 생산하는 기술이기도 하다.

실제로 유전자 재조합 실험의 혁명적 연구기술의 등장은 의학과 생물학을 크게 변모시키고 있다. 동식물세포의 특정유전자의 cloning(균일한 DNA분자의 집단을 대량으로 얻는 것), 구조해석, 정보발현 등의 연구를 통해서 기초적 학문분야에서는 발생, 분화, 면역, 발암 등의 기구(mechanism)가 유전자 수준에서 해명되고 있고, 산업적 응용 면에서는 insulin, 사람의 성장 hormone, interferon, interleukin 등의 약품, 치즈제조에 사용되는 응유효소 Chymosin 등의 제조, 육종 면에서는 형질전환동물, 즉 외래유전자를 도입한 동물)이나 형질전환식물 등의 육성등 이미 많은 실시사례가 발표되고 있고, 또 의학분야에서는 유전자진단, 유전자치료 등이 시작되고 있다.

생명공학의 본질을 이해하는 데에 있어서 중요한 사실은 새로운 생명공학연구에는 생명현상과 생물기능을 연구하는 순수기초과학연구가 포함되어 있으며 순수기초연구를 통해서 기술개발의 원리를 스스로 추구해 나가야 한다는 것이다. 새로운 생명공학을 연구하는 사람은 생물의 기능과 생명현상에 대한 기초연구를 동시에 수행하여야 첨단 Bio기술의 발전이 가능하며 미지의 생명현상, 생물기능은 과학자나 기술자가 똑같이 추구하고 연구하지 않으면 안 될 공동의 과제이다.

*생명공학

생명공학은 이학, 의학, 약학, 공학, 농학 등의 각 분야에 관계하는 광범위한 학제 적인 분야이며 따라서 생명공학의 발전은 기초적, 학문적 분야에서뿐만 아니라 의료, 건강, 식품, energy, 환경 등의 폭넓은 생물산업분야에 대해서도 혁명적이라고 할 수 있는 변화를 가져오고 있다. Bio산업은 생물체 또는 생물체의 기능을 활용하여 유용한 물자를 생산하는 산업(공업, 농업, 광업 등)을 말하며 일반적으로는 Bio기술을 이용하여 공업적으로 유용물질의 생산 등을 하는 산업을 가리킨다.

한편 electronics 기술 등 타분 야의 기술진보의 성과를 활용하여 단백질공학, 당쇄 공학 등의 보다 첨단적인 Bio 기술이 생겨나고 있다. 이것들은 21세기의 Bio기술 또는 제 3세대의 Bio기술이라고 부르기도 한다. 여기에 대해서 전통적 산업인 양조업, 발효공업 분야의 생물이용 기술을 제 1세대의 Bio기술이라고 한다.

이와 같이 근년 Bio기술을 둘러싼 상황은 크게 변동하고 있고 이와 같은 상황 하에서 21세기의 Bio산업의 비전도 새롭게 검토할 필요가 있다.

지금 우리나라에서도 다양한 분야에서 Bio기술의 공업화가 진전되고 있다. 화학공업(아미노산, 공업용 알코올, 공업용 효소 등), 전기전자산업(바이오센서 등), 자원에너지산업, 환경정화, 의약품공업, 농림축수산업, 식품공업등에 대해서 Bio기술이 어떠한 영향을 미치는가 각 분야별로 검토하고 Bio산업의 비전을 제시할 필요성이 높아지고 있다. 한국의 Bio산업이 진전되고 국제경쟁력이 있는 발전을 이룩하기 위해서는 연구개발을 추진하고 산업기반을 정비하며 선진국과의 국제협력과 교류를 추진하여야 한다.

Bio기술은 기초연구의 성과가 실용화, 공업화에 즉시 반영되기 쉬운 특징을 가지고 있는 점에서 금후 기초연구의 충실을 도모하는 것이 중요하고, 그러기 위해서는 모든 산업기술과 제휴하여 Bio기술의 기초연구를 촉진하는 것이 중요하다. 이것을 구체적으로 실현하기 위해서 산학연의 연구교류를 활성화하고 Bio기술의 기초연구를 추진하여 가는 것이 필요하다.

또한 산업기반을 정비하는 관점에서 지금 세계각국에서 Bio기술의 개발, 공업화가 진전하고 있는 데 Bio산업제품에 관한 정보가 Bio기술을 연구개발하고 Bio산업제품을 생산하는 사람들에게 확실하고 신속하게 제공되도록 data base를 정비할 필요가 있다.

그리고 연구개발의 효율화를 위해서라도 국제협력과 교류를 추진하여야 한다. 인재교류, 정보교류의 추진은 가장 기본적이고 가장 효과적인 국제협력, 교류의 수단이다. Bio산업은 첨단기술산업의 새로운 frontier(미개척분야)를 개척하고 확대하는 데에도 기여할 것으로 기대되고 있다. 이러한 기대에 부응하기 위해서 기초연구를 적극적으로 추진하고, 공업화의 착실한 진전을 도모함으로써 Bio기술의 가능성을 실현하고 한국과 세계의 Bio산업의발전에 기여할 수 있을 것이다.

*사회적 수용성(Public acceptance)

사회적 수용성은 사회에 큰 영향을 주는 문제에 관하여 주민의 동의를 표시하는 것을 말한다. Bio기술은 이미 모든 분야에서 실용화가 진행되고 있다. 따라서 Bio제품이 우리 생활주변에 가까이 오면서 "Bio"에 대한 이미지도 범람하기 시작하고 있다. Bio기술의 실용화의 최대의 문제점은 사회적 수용성에 있다.

지금 급속도로 전개되고 있는 Bio기술연구의 정보가 정확하게 시민에게 전달되고 있다고는 말하기 어렵다. Bio제품이 실용화되면서 Bio기술에 의해 만들어진 제품을 싫어하고 꺼리는 움직임이 일부 소비자단체에서 일어나고 있다. 컴퓨터처럼 눈에 보이는 전자현미경 등의 첨단기술의 경우는 일상생활을 비롯하여 여러 분야에서 활용되고 있어서 이 기술의 유용성 안정성에 대해서 이해를 얻는 일은 비교적 용이하다. 그러나 Bio기술의 경우는 그 성과가 일상생활에 있어서 눈에 뜨이는 기회가 적어서 Bio기술에 대한 일반 시민의 이해가 부족한 것이 현재의 실정이다. 그렇기 때문에 Bio기술의 유용성과 안정성 등에 구체적이고 확실한 정보를 알기 쉽게 제공하여 보급하고, 강연회 등의 계몽활동을 전개하여 Bio기술에 대한 시민의 이해를 깊게 하는 것이 이후의 Bio산업의 건전한 발전을 위하여 필요 불가결하다.

외래유전자를 도입한 식물 또는 동물을 형질전환식물 또는 형질전환동물이라고 한다. 동물에 비하여 식물을 대상으로 한 유전자조작은 더욱 실용화단계에 와있다. 외래유전자의 도입으로 식물의 성질을 바꾸어 신품종을 창조하려는 시도가 활발하다. 이미 유전자재조합을 한 토마토가 미국에서는 슈퍼마켓에서 팔리고 있다. 캘리포니아주에 있는 벤처기업의 칼진회사가 개발하여 "FLAVR SAVE"(훌레-바-세이바-)라는 상품명으로 1994년부터 판매하고 있다.

토마토에는 과실을 완숙시켜서 연하고 무르게 하는 작용이 있는 효소(Pectinase or Polygalacturonase)가 있는데, 이 효소의 유전자를 다른 유전자의 도입으로 작용할 수 없게 만든 것이다. 그 결과 이 형질전환 토마토는 장기간 단단함과 신선도를 유지할 수 있어서 토마토가 완숙한 후에 수확, 유통시킬 수가 있다. 토마토가 아직도 푸르고 설익은 상태로 수확할 필요가 없어지고 맛있는 토마토를 더 오래 보존할 수 있어서 소매단계에서의 폐기율이 적어지는 이점이 있다. 당초 Bio식품에 대한 안정성을 의문시하는 소비자단체로부터 판매에 반대하는 소리가 일어났는데 1994년 5월 미국식품의약국(FDA)에 의해서 안전성에 문제는 없다고 인정되어 미국 내에서 판매가 개시되었다. 이것이 유전자가 도입되어 시판된 작물의 제 1호이다.

유전자재조합기술로 개량한 농작물의 안정성평가의 특별지침이 마련되었다. 이 지침은 유전자재조합 작물을 먹어도 건강에 영향을 주거나 알레르기반응을 일으키는 일이 없도록 안정성 면에서 검사할 시험항목을 의무화한 것으로서 소비자단체나 농작물수출국 등의 의견도 참작하여 각나라 기관마다 지침을 확정하고 있다.

유전자재조합 미생물이 만든 효소로 만든 치즈 등의 Bio식품에 대해서는 이전부터 안전지침이 있었다. 다만 Bio식품의 경우는 외부에서 도입한 유전자가 직접 입에 들어가지 않는 것임에 반하여, Bio작물에서는 재조합체 그 자체를 먹는 것이므로 안전성조사의 기준은 Bio식품보다 한층 더 엄격하게 하여 안전제일의 자세가 요구되고 있다.

생명공학의 혁신기술이 시장에 마찰이나 거부반응이 없이 받아들여져 갈 것인가 하는 것은 시민의 이해를 얻어낼 수 있는가의 여부에 달려 있다. Bio기술이 위험한 기술이 아니라는 것을 받아들이게 하는 것, 즉 Bio산업의 사회적인 식의 획득의 중요성은 Bio식품의 안전성에 대한 연구와 함께 더욱 인식되어야 할 것이다.

*기술평가와 전망

생물체의 기능을 이용하여 유용물질을 생산하는 등 인류사회에 공헌하는 과학기술체계의 총칭으로 불리는 생명공학은 생물체를 이용한 새로운 산업기술로 전자공학(microelectronics), 신소재(new materials)와 함께 금세기 최후의 신기술이라고 평가되고 있고 또 21세기를 개척하고 지탱하는 혁신기술로서 기대되고 있다. 생명공학이 21세기의 Bio기술로서 세계적으로 평가되고 젊은 학도들에게까지 관심과 흥미와 인기가 있는 이유를 생각해 본다면 다음과 같다.

첫 번째 생명공학은 첨단과학기술로서 급속도로 발전하고 있다. 그 발전을 가능하게 하는 것은 생명공학분야가 학제적 분야이며 다양한 학문영역을 포괄하고 있어서, 서로 다른 분야의 전문가의 학제적 협력에 의해서 하나의 학문영역의 전문지식으로는 연구 개발할 수 없는 혁신적 과학기술을 발전시키고 있기 때문이다.

Bio기술의 경우 미생물학 , 생화학, 효소화학, 분자생물학, 유전학, 동, 식물학, 면역학, 생물물리학, 화학, 화학공학, 전자공학, 기계공학, 그리고 의학, 약학, 농학, 식품학 등의 광범위한 각 분야에서 자기 전공의 입장에서 누구나 생물공학에로 접근이 가능하며, 또 공동으로 연구하는 학제적 연구(interdisciplinery approach)는 엄청난 위력을 발휘하여 지금까지 없던 혁신적인 연구성과를 발표하고 혁명적인 기술을 계속 발전시키고 있다. 우리 눈앞에서 전개되고 있는 이 분야의 연구의 역사를 보더라도 유전자공학(유전자조작기술)의 신기술이 대두된 1970년대 초에는 상상할 수 없었던 새로운 개념, 새로운 Bio개술이 끊임없이 연구되고 발표되고 있다.

단백질공학(Protein engineering), 당쇄공학(Glycotechnology), 대사공학(Metabolic engineering), 분자진화공학 또는 진화분자공학(Evolutionary molecular engineering) 그리고 새로운 단백질의 결정구조를 해석하는 구조생물학(Structural biology) 등등 혁신적 Bio기술을 끝이 없이 발전시켰다. 그것은 학제분야가 없는 속성을 가지고 있어서 필연적으로 지금까지 없던 새로운 학문체계 또는 기술체계를 가지고 앞으로도 계속 나타날 것이다.

거꾸로 생명공학의 여러 Bio기술의 발전은 학제분야의 학문의 발전에도 공헌하여 서로 자극하면서 발전의 계기가 되고 근거가 되고 있다. Bio기술의 생물공정(Bioprocess)을 하나의 강의 흐름으로 볼 때에 미생물과 동식물세포의 품종개량(=육종) 또는 배양기술의 개량 등의 상류기술과 그 이후의 모든 생산공정과 분리정제등의 하류기술로 나눌 수 있다. 여기서 upstream은 사실상 순수기초과학연구와 구별할 수 없다. 현대의 생명과학은 그 학문의 속성상 미지의 생명현상 또는 생물의 기능을 추구하고 해명하면서 생명과학의 기초연구도 동시에 진행하고 그리고 새로운 Bio기술을 곧장 개발하고 있다. 생명공학의 발전은 기초적, 학문적 분야뿐만 아니라 의료, 건강, 식품, 자원, energy, 환경 등의 폭넓은 산업분야에 대해서도 선도적 기술로서 혁명적이라고 할 수 있는 변화를 가져오고 있다. 지금까지 대학level의 연구발표에 덧붙여서 기업의 연구팀의 발표가 증가일로에 있는 것도 당연한 추세이다. 현대의 첨단 Bio기술은 본질상 Bioscience의 발전을 동반하고 있고 또한 첨단기술이 과학을 발전시키는 양상을 나타내고 있는 것이다. 이것이 젊은 과학도를 끌어들이고 있는 이유의 하나이다.

두 번째 이유로 생각할 수 있는 것은 현대의 생명공학의 과학기술체계는 그 성과가 곧 공업화된다고 하는 점이다. 현대의 Bio기술인 bioprocess는 품종개량기술인(upstream processing)과 생산기술인 하류기술(downstream)을 포함하고 이 양자는 그대로 밀접한 관계를 가지고 있다. 상류기술은 그대로 곧장 하류기술로 연결되어 그 성과가 곧 공업화되고 그 공업화는 Bio기술의 학제분야의 모든 산업분야에도 폭넓게 확대 적용되는 데에 기여할 것이다.

현대과학의 특징으로서 과학의 기술화까지의 시간이 아주 단축되어 가는 것이 지적되고 있는 데 Bio기술은 그 대표적이 예이다.

1970년대에 들어서면서 최신의 생명공학은 유전자공학과 효소를 두 기둥으로 하여 나타났다. 유전자조작기술(유전자재조합기술)이나 세포융합기술을 기반으로 하는 넓은 뜻의 유전자공학은 그 자체로는 독립한 생산체계가 아니며, 발효법, 효소법 등의 제조 또는 생산기술을 통해서 비로소 실용적인 상품가치를 새로 만들어 낼 수가 있다.

세 번째 이유로 생각할 수 있는 것은 Bio기술은 현대사회가 요구하고 인류가 직면한 문제들을 해결하는 데에 이상적인 기술에 가깝다는 점이다. OPEC(석유수출국기구)에 의한 원유가격의 대폭인상으로 1973년에 일어난 석유쇼크는 세계경제에 큰 혼란을 야기하고 현대산업구조의 취약함을 드러나게 하였다. 그와 동시에 자원과 energy의 낭비에 대해서 반성하는 기회를 인류에게 제공하였다. 유한자원인 석유에 의존하는 불안정한 체질을 개선하는 길은 참신한 에너지 절약형 생산기술에의 전환 이외에는 없다는 것을 알았다. 이 요청에 부응하여 차세대 기술로서 등장한 것이 자원절약, 에너지 절약형의 효율적인 생산체계의 Bio기술이다.

*맺음말

생물의 기능을 이용하는 Bio기술에 있어서 우리는 현재 생물의 기능을 어디까지 알고 있는 것일까? 미지의 생명현상, 생물의 가능의 지식은 우리가 지금 알고 있는 지식에 비하여 너무도 엄청나게 많고 심오하다는 것을 연구자들은 크게 깨닫고 있다.

과학사적으로 볼 때에 18세기에 물리학의 발전에 자극을 받아 영국에서는 산업혁명이 일어났으며, 19세기말에는 화학이 대발전하여 근대적인 화학공업이 일어나게 되었다. 20세기 중엽인 1950년경부터는 분자생물학이 대두하여 급격히 발전하였다. 따라서 분자생물학이 생명현상을 해명하는 생화학, 생물물리학 등과 함께 대발전을 하면 거기에 촉발되어서 새로운 Bio산업도 크게 발전하리라는 것은 당연한 일로 예측이 되었었다.

이미 1970년대에 대두된 두 가지 새로운 Bio기술, 즉 새로운 생물종의 창조를 목적으로 하는 유전자공학과 효소의 고도이용을 목적으로 하는 효소공학은 세계의 주목을 집중시키기에 족했다. 이 두 Bio기술의 최근 20여년의 발전은 산업계에 엄청난 영향을 주었다. 기초적, 학문적 분야뿐만 아니라 선업혁신기술로서 의 약, 농업(식량), 화학공업, 환경 등에 있어서의 Bio기술의 응용은 일상생활의 모든 개념을 변혁하고 있고 그 변혁의 속도는 증가하고 있다. 지금 우리는 생명공학에 의하여 물질적으로도 정신적으로도 큰 변화의 시대에 살고 있다. 우리는 이제 겸허하게 생물에서 배우고, 생물을 이용하는 기술인 생명공학에 대해서 많은 측면에서 근본적으로 이해하는 것은 과학자나 비과학자 모두에게 똑같이 중요한 문제이다.

두번째

. 생명공학의 발전

생물공학이 산업적인 규모에서 인류에게 기여하기 시작한 결실은 처음에는 주로 미생물에 의한 의약품 생산으로 나타났다. 예를 들면 유전공학적으로 개조된 미생물 균주에 의해 인간의 인슐린, 성장 호르몬, 혈전 용해제, 바이러스 병이나 암 치료제에 이용되는 항원과 항체 등이 그것이다. 우리나라에서도 이미 인터페론, 인간 성장호르몬과 B형 간염백신이 유전공학적 방법으로 생산, 상업화되었으며 여러 종류의 진단용 항체도 개발되어 실용화 단계에 있다. 이러한 단백질 의약품들은 과거에는 전혀 얻을 수 없었던 것이고, 얻을 수 있다 하더라도 극히 제한적으로 공급된 것이었으며, 또한 동물에서 얻은 단백질이기 때문에 인체에 부작용이 있거나 또는 생산비가 엄청나게 높아서 광범위한 이용이 불가능했던 것들이다. 그러나 이제는 유전공학 및 미생물의 대량 배양기술 (보통 이런 것을 발효공학이라 하며, 우리가 흔히 실생활에서 접할 수 있는 막걸리를 만드는 과정, 김치를 만드는 과정도 결국 효모균, 유산균과 같은 미생물에 의해 일어나는 현상으로 일반적으로 발효라고 일컬어지고 있다. 여기에서 출발하여 생물공학자들은 발효, 영어로는 fermentation이라는 용어를 미생물에 의한 유용물질 생산, 미생물의 대량 배양기술이라는 개념으로 확대, 이용하고 있다.) 즉, 발효 기술에 의하여 그 생산이 가능하게 되어 이들을 무제한으로 생산할 수 있는 단계에 와 있고, 이는 경제적으로도 대단한 효과를 가져왔다.
여기에서 생물학과 생물공학의 개념적 차이를 얘기해보자. 생물학이란 과학(science)으로 분류되는 학문으로서, 그 연구결과가 당장 눈앞의 현실에서 이용되는지에 구애받지 않고 자연계에서 일어나는 생물 현상 및 결과들을 연구하는 학문이다. 반면에 생물공학이란 공학 (engineering)으로 분류되는 학문으로서, 흔히들 공학자(engineer)라고 분류되는 사람들은 과학자(scientist)들이 다양하게 연구한 결과를 이용하여 실용적으로 당장 응용할 수 있는 기술 개발에 관심이 많은 사람들이다. 최근에는 학문간 의 경계가 점점 불분명해져 과학과 공학간의 차이, 혹은 공학과 공학간의 차이가 뚜렷하지 않으나 역사적으로 공학과 과학은 서로 보완적 조화를 이루면서 발전해 왔다. 생물학과 생물공학의 경우에도, 인류 역사를 바꾼 대표적인 항생제인 페니실린의 생산 역사를 가지고 예를 들어볼 수 있다. 페니실린은 1940년대 처음으로 치료용 주사제로서 등장하였는데 이때 페니실린의 생산 능력은 반응기 1 리터당 수 μg에 불과했다. 따라서 당시로서는 혁명적인 페니실린 치료를 극히 소수의 부유한 사람들만 이용할 수 있었다. 그런데 제2차 세계대전으로 페니실린의 수요가 폭증하게 되고 이는 결국 대량 생산에 의한 페니실린 생산을 요구하게 되었는데 여기에 기여한 사람들이 화학공학자들이다 (이와 같은 분야를 좀더 세부적으로는 생물화학공학이라고 하기도 한다). 화학공학은 원래 비료와 석유에서 시작한 학문으로 그전까지는 주로 화학적 촉매를 이용한 대량생산에 대해 연구하던 학문이었다. 이와 같이 대량생산 개념과 연관된 화학공학적 방법이 페니실린 생산에 기여하여 결과적으로 1950년대에는 페니실린을 반응기 1 리터당 50g 이상 생산할 수 있게 되어 과거보다 수백만 배 농도의 페니실린 생산을 가능하게 하였다.

2. 미생물의 산업적 이용

식품 공업에 있어서도 생물공학 적 방법에 의하여 식품첨가물, 효소 (어떤 특정한 생물/화학적 반응을 유발하는 생체 촉매), 발효식품, 발효 균주 등 기존 제품의 품질을 개선하거나 대량 생산기술에 의하여 생산원가를 절감하는 등 신제품을 지속적으로 개발하고 있다. 1990년 3월에 미국에서는 대장균에서 생산된 치즈 제조용 효소를 식품가공에 사용하도록 FDA (우리나라로 치면 식품의약품 안전청)에서 허가하였다 (여름철에 보도되는 뉴스를 보면 대장균에 오염된 음식을 먹고 식중독을 일으켰다는 보도를 흔히 접할 수 있다. 따라서 이와 같은 균을 식품에 이용한다는 것 자체가 상당한 혁명이라고 할 수 있다). 이는 식품 공업에 매우 중요한 의미를 보여주는 것으로 유전 공학적 방법으로 생산된 효소에 대해 안전성을 입증하는 한 예라고 할 수 있다.
유전공학 기술을 이용하여 개발된 형질전환 미생물 (기존의 자연계에 존재하지 않거나 활성이 약하던 미생물의 개량 등을 말함)에 의해 제조된 식품첨가물의 법적인 승인에 대해서는 논란의 여지가 약간 있으나 승인될 것이라는 견해가 많다. 미국 FDA에서도 이런 것들을 일반적으로 안전하다고 인정하는 GRAS (Generally Recognized As Safe) 물질로서 분류하고 있으며, 예를 들어 우리나라 식품회사들에 의해서 생산되고 있는 아미노산 및 핵산 계 조미료들이 이러한 식품 첨가물에 속한다. 아직은 전통적인 발효 방법으로 생산되고 있지만 앞으로 국제경쟁력을 확보하기 위해서는 생물공학 적 방법론의 도입, 유전공학적으로 개선된 균주를 사용하지 않을 수 없을 것이다. 맥주, 포도주, 요구르트, 제 빵, 간장 및 치즈 발효에 미생물 스타터(starter)가 사용되는데 최초의 유전공학을 이용한 미생물 스타터로서 1991년 영국에서 제 빵용 효모 균주가 사용 허가를 얻었다. 이 균주는 유전공학적으로 탄산가스의 생성에 관여하는 효소의 활성을 높인 균주로 발효 후 빵을 굽는 과정에서 사멸하게 된다. 그러나 치즈에서와 같이 스타터 미생물이 계속 살아서 제품의 숙성에 관여하거나 요구르트의 유산균과 같이 계속 인간의 장내에서 생존하는 균주에 대해서는 아직 사용이 허가된 예가 없다. 유전공학적으로 조작된 식용 미생물 자체가 보편화되기에는 아직 상당한 기간이 필요할지도 모른다. 우리나라의 경우 김치의 미생물을 유전공학적으로 개선하고자 한다면 이 경우에 해당하게 될 것이다.
공업 분야에 있어서는 유전공학적으로 개량, 배양된 미생물을 이용하여 항생제 등 많은 새로운 의약품과 기타 정밀화학제품이 생산되고 있다. 그 외에도 효소 등 산업적으로 유용한 여러 물질들이 생산되어 사용되고 있으며 또한 이렇게 생산된 효소들을 이용하여 화학 산업에서의 많은 공정을 효소를 이용한 생산 공정으로 바꿈으로써 공정의 특이성과 효율을 높이고 있다 (일반적으로 화학 공정에서 이용되는 화학 촉매에 비하여, 생물학적 공정에서 이용되는 생물 촉매 즉, 효소는 특정한 반응을 선택적으로 일으키는 민감성을 화학 촉매에 비해 매우 높게 유지할 수 있다). 효소 공정에서는, 화학공정에 비해 에너지를 절감하게 되어 (상식적으로 대부분의 생물은 화학 반응과 같은 고온, 고압에서는 생존할 수 없다는 점을 고려하면 된다) 결과적으로 생산비도 절감하고 환경오염도 줄일 수 있다 (생물이 만들 수 있는 물질은 결국 자연계에 원래 존재하던 물질이므로, 결국 미생물에 의해 분해 될 수 있으므로 특정한 경우를 제외하고는 환경오염을 유발하는 경우가 없다고 생각할 수 있다). 한 예로, 석유화학 공장에서 고분자를 생산하기 위한 화학 공정을 적절한 효소를 이용한 생물 공정으로 대체함으로써 시설비가 5분의 1로 줄어들었고, 에너지 비용도 2분의 1로 줄어들었다. 또한 그 외의 예로, 기존의 전통적인 알코올 생산 방법으로는 전분을 아밀라제로 분해하는 액화/당화 단계를 거친 후 효모를 이용하여 알코올로 발효시키는데 반해, 유전 공학적으로 개량된 효모를 이용하면 효모가 스스로 아밀라제라는 효소를 만들 수 있어 전분에서 직접 알코올로 발효시킬 수 있게 된다. 이와 같은 공정도 역시 산업적으로 개발되었다. 그 외에도, 열에 강한 내열성 미생물 균주가 개발, 개선되어 발효 공정 개선에 이용되고, 미생물을 이용하여 광산에서 구리, 우라늄 등의 추출에 이용하기도 하며, 미생물 효소를 이용하여 섬유소의 폐자원 (폐목 재)을 포도당으로 분해 시켜 발효 기질로 활용하는 등 생물 공학을 공업에 이용하는 예는 수없이 많다.
생물 공학은 또한 환경오염의 정화에도 활용되고 있다. 생물 공학적으로 특별히 배양된 또는 개선된 ‘슈퍼 박테리아’를 이용한 폐수 및 폐유 처리, 오염된 중금속을 제거하고 화학공장 폐수로부터 독성물질을 제거하는 방법 등은 이미 잘 알려진 예들이다. 또한 특정한 미생물들이 생산하는 고분자 물질을 이용하여 토양에서 잘 썩는 비닐 포장지나 플라스틱의 개발도 현재 활발히 진행 중에 있다. 여기에는 PHA (poly hydroxy alkanoic acid), 폴리 락타 이드와 같은 "분해 되는 플라스틱“들이 있으며, 이와 같은 고분자들은 화학적으로 합성된 고분자에 비해, 자연계에서 분해자의 역할을 하는 미생물들에 의해 쉽게 분해되는 특성을 가지고 있다. 이러한 연구들은 앞으로 우리 사회의 환경개선에 크게 기여할 것으로 기대된다.

3. 극한 조건에서 생존하는 미생물

과거에는 생물이 생존할 수 없다고 여겨지던 극한 조건에서도 미생물이 생존하고 있음이 최근의 많은 연구결과 밝혀지고 있다. 예를 들어 물이 끓는 100 oC에서도 살아남는 내열성 미생물 종류들, 즉 “Thermophilic bacteria"들이 마그마와 접촉하고 있는 고온의 해저 지열층 등에서 발견되고 있다. 대부분의 박테리아들은 높은 온도와 압력에서 파괴되므로 보통 미생물을 죽이기 위한 ”멸균“ 조작은 온도를 올려 끓이는 방법이 대표적이다. 이에 반해 내열성 미생물들은 고온에서 어떻게 생체 기능을 유지하면서 살아가는지 많은 연구가 시도되고 있으나, 아직도 많은 부분은 베일에 싸여 있다. 최초로 내열성 박테리아가 발견된 것은 1960년대 말이었는데 미국 Yellowstone 국립공원 온천지역에서 75 oC 이상의 온도에서 자라는 미생물을 발견하였다. 1980년대에는 깊은 바다에서 내열성 미생물이 250 oC, 고압에서 생존한다는 것이 발견되었는데 기존의 상식을 뒤엎는 발견이라고 할 수 있다. 현재 일반적인 미생물한테서 발견되는 현상 (이와 같은 현상은 물론 사람과 같은 고등생물에게도 당연한 얘기이다), 즉 온도가 상승할 경우 생체 기능을 유지하는 단백질이 변성되며 따라서 이러한 단백질로 구성되는 효소가 제 기능을 못하므로 생체 기능을 유지하지 못한다는 사실이, 내열성 미생물들에게는 어떻게 다른 식으로 작동하는지에 대해 X-ray 결정학, 2차원 NMR과 같은 고급 분석 기법이 동원되어 연구되고 있다.
생물공학자들이 이와 같은 극한 미생물들에게 관심을 갖게 된 것은 최근의 일인데, 그 이유중의 하나는 이와 같은 미생물을 기존의 화학산업에 적용할 수 있는 가능성 때문이다. 화학 공정은 통상적으로 효율을 올리기 위해서 높은 온도와 압력에서 행해지기 때문에, 생물학적으로는 전혀 반응이 안되거나 혹은 효율이 극히 낮은 문제점이 있었다. 통상적인 미생물의 효소는 50, 60 oC 이상의 온도에서는 변성되어 활성을 갖지 못하는데 반해, 위에서 얘기한 극한 미생물의 경우 120, 130 oC에서도 활성을 가질 수 있다. 문제는 이와 같은 미생물 또는 효소를 산업적 규모로 이용하기에 충분할 만큼 얻을 수 있는가 하는 문제인데, 당연히 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 미생물이 아니며 이에 대한 지식도 부족하기 때문에 어려움이 많다. 최근에는 대장균과 같은 일반 미생물에 내열성 미생물의 유전자를 집어 넣는 유전공학적 기법이 시도되고 있다. 이와 같이 하면 대장균은 우리가 흔히 접하는 미생물이라 다루기가 쉽고 배양하기도 쉬우며, 대장균이 내열성 미생물이 가진 효소를 만들어낼 수 있으므로 매우 적절한 방법이 될 수 있다.

4. 식물 및 동물에 대한 유전공학의 적용

식물을 생물 공학적 방법을 이용하여 개량, 개선하려는 시도는 농업분야를 중심으로 활발하다. 전통적인 육종 방법에 의한 농작물의 신품종 개발은 서로 가까운 종 사이의 교배에 의해서만 이루어져 왔으나 최근에는 유전공학 기술의 활용으로 종간 교배의 한계를 극복할 수 있게 되었다. 이러한 농작물의 유전공학적 육종기술은 이종 식물로부터의 유전자 도입뿐만 아니라 미생물 등 다른 생물체로부터의 유용한 유전자 도입도 가능케 했다. 그 결과로 유전 공학적 방법에 의한 작물의 육종이 학계에서나 산업계에서 공히 가장 효율적인 식물의 육종방법으로 인식되어가고 있는 상황이다. 1992년 미국 FDA는 한 벤쳐기업이 개발한 “Flavr Savr” 라는 상품명을 가진 형질전환 토마토의 시판을 승인하였고, 1994년 5월에 유전공학 토마토 FLAVR SAVR이 미국에서 세계 최초로 시장에 나온 이후 1996년말까지 9,000회 이상의 야외 시험이 수행되었고, 유전공학 농작물의 전세계 재배 면적은 지난 3년간 10배 늘어난 1,280만 ha에 이르고 있다.
이러한 신 육종기술의 발전은 개선된 새로운 형질을 지닌 신품종을 만들어 냈으며, 이미 수천 품종이 특허를 획득하였고 그 중에는 이미 상업화된 것도 많다. 병충해에 저항성을 가지는 농작물, 냉해 저항성 농작물, 오랜 수명을 지닌 화훼 작물, 채소나 과일의 저항성 증진, 지방산의 불포화도가 증진된 식물의 개발 등이 그 좋은 예이다. 세계 굴지의 대기업인 미국의 몬산토, 듀폰을 비롯해서 스위스의 시바가이기, 네덜란드의 유니레버, 일본의 미쓰비씨카세이 등이 이 분야 연구에 집중적인 투자를 하고 있는 것만 보아도 앞으로 형질 전환 농작물의 전망이 어떨지 짐작할 수 있다. 또한 병충해에 저항성을 가진 농작물의 육종도 유전자 재조합 등의 기법을 도입하여 큰 성과를 거두고 있는데, 이러한 품종들이 실용화됨으로써 환경과 사람에 해를 주는 농약의 사용을 줄이는 데 크게 기여하게 될 것이다. 곤충에 저항성을 가진 작물로는 면화, 콩, 옥수수, 담배, 토마토가 실용화되었으며, 병균에 저항성을 가진 식물로는 담배, 감자, 토마토, 벼, 콩, 면화 등이 이미 개발되어 성공한 상태에 있고 제초제 저항성을 가진 작물로는 콩, 면화, 치커리 등이 개발되어 상업화되고 있다. 냉해 저항성 작물의 육종에 있어서는 겨자과 식물에서 분리한 유전자를 담배에 도입해 담배의 냉해 저항성을 증가시키는데 성공한 사례도 있고, 지방산의 불포화도에 영향을 주는 동물의 유전자를 식물에 도입하여 지방산의 불포화도가 증진된 식물도 개발되었다. 유전 공학적 방법을 이용한 식물의 색, 맛, 향, 영양 및 조직구조 등 품질개선에서도 지속적인 발전을 하고 있다. 대부분의 곡물 종자에 저장되어 있는 단백질은 필수아미노산이 결핍되어 있거나 양적으로 불충분하기 때문에 사람 혹은 가축의 영양 공급원으로 문제가 있다. 이들을 영양가가 풍부한 것으로 개선하거나 혹은 탄수화물과 지방질을 양적, 질적으로 풍부하게 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 과일이나 채소의 단맛을 증진시키는 연구도 시도되고 있으며, 토마토의 저장성을 높이는 육종은 이미 성공하여 미국과 영국에서 상업화되었다. 화훼작물의 품질증진을 위한 육종연구도 많은 품종에서 활발히 진행중에 있다.
동물에 대한 생물공학 분야에서는 질병의 예방과 치료, 그리고 생산성 향상을 위한 가축용 의약품 개발이 활발히 진행되고 있으며, 이미 많은 제품이 시장에 나와 있다. 유전 공학적 방법에 의한 가축의 육종 및 우량 가축의 복제도 이미 실용화 단계에 와 있다. 현재 이와 같이 유전적으로 개량된 형질전환 동물을 이용한 의약품 등 생리활성 물질의 생산도 실용화 연구가 추진되고 있다. 미국 농무성 연구자들은 성장호르몬 유전자를 돼지에 도입함으로써 성장속도가 빠르며, 사료효율이 훨씬 좋고, 등 지방 두께가 반으로 줄어든 형질전환 돼지를 생산할 수 있었다. 현재 산유능력, 산란능력 및 번식능력이 증진된 가축을 생산하여 새로운 품종으로 상품화하려는 연구에 각국은 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 성장호르몬 유전자가 도입된 형질전환 동물들은 “슈퍼생쥐”처럼 성장 기능이 배가 된 예는 아직 없으나 소의 경우 10～30% 우유 생산, 5～15% 체중 및 3～16% 사료 효율이 증가되며, 돼지는 20% 내외의 성장률과 사료효율이 높아지고 등 지방 두께가 50～70%정도가 감소하여 생산원가 절감과 품질향상 면에서 그 산업적 응용성이 매우 크다고 보고되고 있다. 질병에 대한 저항성이 강화된 동물생산을 위해서는, 항병성 유전자, 항체 유전자 및 바이러스 유전자 등을 도입시킨 형질전환 동물들을 연구하고 있는데, 예를 들면 닭 백혈병 바이러스의 당 단백질 유전자가 도입된 병아리는 내성이 형성되어 이 바이러스에 감염되지 않는다고 한다. 양모나 피혁과 같은 값비싼 동물 부산물의 생산성 향상에 대한 연구도 역시 활발하다.
형질전환 동물은 또한 의약품 등 생리활성 물질의 생산에도 활용될 수 있는데 이러한 물질들을 생산하는 유전자를 도입하여 유선에서만 발현하게 하여 우유와 동시에 분비하도록 하는 것이다. 미국의 Genzyme사는 유즙에서 고가의 혈전 용해제인 TPA를 생산하는 산양을, 영국의 Pharmaceutical Protein사는 호흡기 질환의 치료제인 α-antitrypsin을 35 g/liter 씩이나 유즙으로 분비하는 면양을 개발하여 특허 동물로 등록하였으며, 화란의 Genpharm사와 미국의 Transgenic Science사에서는 각각 인간의 락토페린과 성장호르몬을 우유에서 생산하는 형질전환 소를 개발하는데 성공하였다. 이러한 형질전환 동물은 생체 생물반응기 시스템(bioreactor system)으로서 고가 의약품의 대량생산이 가능하고, 다른 생물공학 제품과는 달리 만들어진 제품을 정제할 필요 없이 유즙과 함께 복용이 가능하다. 또한 동물의 외래 유전자의 형질이 후대에 계속 전달되므로 신속한 증식이 가능하여 기존의 목장을 의약품 생산 공장으로 활용할 수가 있기 때문에 앞으로 산업성이 대단히 높은 생물공학 기술이 될 전망이다.

5. 생물공학 기술의 문제점

생물공학 혹은 유전공학은 자연 생태계의 섭리를 거스른다는 비판을 심심치않게 받는다. 이는 오랜 기간 동안 자연 환경에 따라 돌연변이, 적자생존 등으로 적응, 진화되어 온 생태계의 법칙을 무시하고 인위적으로 단시간 내에 일으키는 급격한 변화는 결국 자연에 어떤 악영향을 끼칠지, 아무도 그 결과를 장담하지 못한다는 비판 때문이다. 따라서 특히 유전자를 인위적으로 변형한 생물, 그로부터 생산되는 물질 등의 안정성에 대한 염려, 특히 동물 등의 자연 생명에 대한 윤리성 문제 등 많은 문제 제기가 있다. 이러한 문제들은 그렇게 간단히 해결책을 제시할 수 있는 것들은 아니지만 여기에서는 생물공학에 대한 육성 못지 않게 안전성 확보를 위한 연구를 게을리 하지 않는, 아울러 안전과 윤리를 위한 사회적 공감대 및 연구지침이 필요하다는 얘기만 간단히 하며 다음과 같은 두가지 예로서 마무리한다.
3년여전 홍콩에서 고열로 입원한 한 환자가 사망했는데, 현재까지 나온 어떤 항생제로도 치료가 불가능한 슈퍼 변종 박테리아에 감염된 환자가 사망한 경우였다. 그 외에도 일본 미국 프랑스에서도 이러한 일이 있었으며, 하여튼 최근 듣도 보도 못한 질병, 원인을 알 수 없는 질병, 과거의 질병들이 자주 발생하여 의료계를 바싹 긴장시키고 있다고 한다. 슈퍼박테리아, 살 파먹는 박테리아, O-157 대장균, 크로이츠펠트 야콥병, 폐결핵, 에볼라바이러스 들이 그것이다. 에이즈를 일으키는 HIV 바이러스는 의료과학의 눈부신 성과에 힘입어 곧 퇴치될 가능성이 열리고 있지만 이미 많은 사람들이 희생되었고 또 희생될 것이다. 그런데 문제는 다른 데 있다. 오랜 시간을 두고 최첨단 장비를 갖춘 세계 유수한 연구소의 능력 있는 과학자들이 어마어마한 연구비를 쏟아 새로운 치료제의 개발을 완료했을 때면 다시 새로운 질병이 만연할 것이기 때문이다. 박테리아의 한 마리가 두 마리가 분열하는데 걸리는 시간은 대장균의 경우 20분이면 충분하다. 박테리아에 기생하는 바이러스는 박테리아보다 훨씬 빨라 에볼라 바이러스는 단 3일이면 인간의 모든 세포를 망가뜨릴 수 있을 정도다. 한 세대가 30년인 인간이 바뀐 환경에 적응하는데 걸리는 시간은 병원균과 비교가 되지 않는다. 대부분의 많은 질병은 정상이 아닌 환경에서 유래한다. 비위생적인 환경, 영양 부족, 생태계 파괴, 산업화로 인한 폐기물 급증이 주요 원인이다. 이와 같은 근본적인 원인 제거에는 노력을 기울이지 않고, 말단적인 치유 기법만 연구하는 생물공학 연구는 환경 악화를 더욱 부채질 할 것이다. 환경은 더욱 악화되어 돌연변이는 양산되고, 따라서 생물공학적인 기술 요구는 증대되겠지만 반면에 혜택은 제한될 수 있는 것이다.
사람의 유전자를 처음부터 끝까지 밝혀내려는 이른바 “genome project"라는 이름의 야심찬 연구가 완성되었다. 그런데 문제는 먼 장래에 혹시, 유전병을 치료한다는 정도의 발상을 넘어 머리를 좋게 해 줄 유전자, 키를 크게 해 줄 유전자, 금발 유전자들과 같이 사회적 통념에 의거한 우생학적 개념으로 유전자를 치환하는 시술이 성행할 가능성을 배제할 수 없다. 유전자 결정론이 대두될 가능성도 있을 것이다. 생명보험 업자들은 고객의 유전자 지도를 감안하여 가입 조건을 결정할 가능성이 있고, 공상과학 영화에서 보듯 불리한 유전자를 가진 이는 직장 선택의 불이익을 감수해야 할 지도 모른다. 체외 수정과 일란성 다태아 복제로 여분의 수정란을 충분히 확보, 태어날 아이의 유전자 지도를 살펴본 후 바람직한 유전자로 미리미리 치환시킨 수정란을 자궁에 착상시키려는 산부인과 시술이 권고될 수도 있다. 엄마의 자궁에 착상하는 전 근대적인 수고도 피할 수 있다. 생물공학으로 사람 자궁을 쏙 뺀 인공 자궁을 갖는 돼지나 소를 개발하면 그 자궁을 빌려 마음에 드는 아이를 배달 받게 될 날이 올지도 모른다. 프린스턴 대학의 생물공학자인 ‘리 실버’는 앞으로 10여 세대가 지나면 인간의 두 계층으로 분화될 지도 모른다고 전망한다. 전통 방법으로 아이를 낳을 수 밖에 없는 보통 계층의 사람들과, 돈을 지불하고 양질의 유전자로 그때그때 치환하여 아이를 개량시킨 소위 ‘부유 유전자’ 계층으로 말이다.

6. 생물공학의 장래

생물공학은 현재 수많은 세계적 기업들과 수많은 벤쳐 회사들에 의해서 의료산업, 식품산업, 에너지 산업, 자원개발 등 모든 공업분야에 걸쳐 광범위하게 응용되고 있다. 우리나라에서도 19개의 대기업에 의해서 ‘한국생명공학연구조합’이 설립되어 있으며 54개 회사들로 구성된 ‘한국생물산업협회’가 있어 이들을 중심으로 연구 개발이 추진되고 있다. 또한 여러 정부출연 연구소들과 학계에서 산업계의 연구개발을 학술적으로 뒷받침하고 있다. 생물공학은 물리, 화학과 연관된 제반 분야에 비해 이제 본격적인 발전기에 접어들고 있는 과학기술로서 생물학, 농학, 공학, 의학, 그 외에 물론 화학, 물리학도 당연히 포함되는 폭 넓은 학문 분야의 기초 위에 추진되고 있다. 그러나 안전성과 생명 윤리에 관련된 사회적 공감대, 이에 관련된 보다 철저한 연구 등이 뒷받침되어 여러 행정상의 제약과 사회적 제약들도 항상 부수적으로 고려되어야 할 것이다. 현재 국내 생물산업 분야의 기업들은 취약한 연구 개발력과 투자의 영세성 등으로 시장개방에 따른 외국의 거대기업들로부터 예상되는 공세에 적절하게 대응방안을 마련치 못하고 있는 실정이며, 외국 선진기업들로부터의 기술 도입조차 기술 보호주의 경향으로 매우 제한되고 있는 형편이다. 그러나 생물공학, 생명공학이 21세기 가장 혁신적인 산업을 이끌 주도적 분야라는데는 이론의 여지가 없으므로 국가적으로도 많은 투자가 일어나고 있고 이에 대한 인력 양성도 활발히 전개되고 있다.
참고적으로 생물공학 실험실의 풍경에 대해 사진 몇장을 첨부하여 설명하려고 한다. 사진1 생물공학 실험실의 전형적인 모습이다. 물론 아주 고가의 실험기기들도 따로 있지만 기본적인 실험은 일단 이와 같은 형태의 실험대 위에서 이루어진다. 얼핏 보면 단순해 보이지만 이러한 곳에서 첨단 연구가 수행되고 있다. 정면에 시약 및 각종 실험병이 보이고 실험대 왼편에는 고속 미니 원심분리기, 그 옆에 시료를 섞는 vortex mixer, 가운데에는 micro pippet 등이 보인다.
사진2 멸균 조작을 위한 무균 작업대 (clean bench)이다. 안에서 바깥 쪽으로 항상 바람을 불어보내기 때문에 실험 작업대로 외부의 미생물이 침투하는 것을 막는다. 실험을 안할 때에는 강력한 자외선 등으로 멸균 상태를 유지한다.
사진3 미생물을 일정한 온도에서 배양하는 배양기이다. 오른편에 agar plate라 불리는 고체 미생물 배지에 미생물을 배양하고 있다.

세번째

정의와 개념

생명공학은 현재에도 급속히 발전하고 있고, 그 범위는 넓어져가고 있기 때문에 완벽한 정의는 내리기 어려운 상태이다. 그러나 현재의 시점에서 생명공학을 정의하는 것은 지금까지 발전되어 온 바이오기술의 개념과 앞으로의 연구개발의 방향을 파악하는데 에 필요하다.

가장 넓은 뜻으로 "생물의 기능을 이용하는 기술" 이라고 정의하는 것은 간명하고 포괄적인 표현이지만 생명공학의 내용을 이해하는 데에는 조금 불충분하다.

영문서적에 나타나는 정의의 예를 들면 1995연판 Glazer저 Microbial Biotechnology에 인용되어 있듯이 "Biotechnology의 일반적인 정의는 인류에 있어서 유의한 것을 생산하기 위하여 생물을 이용하는 것이다. 즉, 기술적, 산업적 프로세스에 생물학적인 기구를 응용하는 것이라고도 할 수 있다. 그 속에는, 유전자 공학기술에 의해서, 인간의 손으로 변화시키거나 만들어 낸 새로운 미생물을 이용하는 것도 포함된다." ( U. S. 환경보호청)

여기에서 새로운 미생물(novel microbes)은 새로운 동물, 새로운 식물을 포함하여 새로운(novel organism)으로 하여야 할 것이다.

일본의 1990년 내지 1995년판의 최신간 생명공학서에는 생물의 기능을 조금 더 상세히 "생물이 갖는 유전, 번식, 성장, 자기제어, 물질대사, 정보인식-처리 등의 기능을 인간생활에 유익하게 사용하는 새로운 생물이용기술" 이라고 정의하고, 특히 "인류의 생활, 생존, 환경의 보전에 소용이 되는 생물종, 물질, 기기, 기구 등을 연구, 생산하는 기술"임을 강조하고 있다. 여기에는 기구가 들어 있는 것은 생명공학기술로 인위적으로 만든 형질전환 생물이 환경을 오염시키는가 어떤가를 체크하는 조직적 기구가 필요하기 때문이다. 생명공학은 Bio기술과 같은 뜻이므로 생물산업도 Bio산업이라고 불리어지고, 여기에 따라서 Bio상품, Bio식품, Bio식물 등의 말이 만들어지고 있다.

*핵심기술과 기술특성

현대의 Bio기술은 수천 년의 역사를 가진 종래의 발효나 식물육종의 기술과 구별하여 유전자조작을 중심으로 하는 새로운 Bio기술을 의미하고 있으며 기본적인 핵심기술(Key technology)로서는,

유전자조작기술(유전공학)

세포융합기술(세포공학)

세포대량배양기술(세포배양공학)

바이오리액터(Bioreactor)기술(효소공학)

의 네 가지 기술을 부르는 경우가 많다. 이것들은 서로 별도로 발달한 기술이지만 서로 관련이 되어 있고 또 종래의 과학기술과도 밀접한 관계가 있다.

이 네 가지 기술은 다음과 같은 기술특성을 가지고 있다.

첫 번째 기술특성은 생물의 유전정보를 바꾸는 육종=품종개량의 기술이다. 유전자조작기술이나 세포융합기술이여기에 속한다. 최근에는 특정부위돌연변이기술이나 단백질공학기술이 가능하게 되어 바라는 유전자의 기능을 덧붙이거나 잃게 할 수도 있게 되었다. 세포융합기술도 유전정보의 본체인 DNA를 혼합하는 기술이므로 이것도 육종기술이 된다.

두 번째 기술특성은 육종한 고기능생물을 대량으로 증식하거나, 그 기능을 최대한 발휘시키는 process기술이라는 점이다. 바이오리액터기술과 세포배양기술이 여기에 속한다. 이 기술은 전통적인 발효기술이나 효소이용기술의 연장선상에서 발전하고 있다. 육종기술과 Process기술(downstream process기술이라고도 함)을 조합하여 비로소 Bio기술은 Bio산업으로 발전하여 Bio상품을 만들어 낼 수가 있게 된다.

*과학과 기술

과거 학문의 역사에서 과학과 기술은 확연히 구분되어 있었다. 과학에서 발견한 법칙이나 원리 또는 이론을 기술로서 살려 기술화하여 인간생활에 응용한다고 하는 것이 정설로 되어 있었다. 그리고 기술이 고도로 발전하여서 기술의 영향을 인정하여 과학과 기술은 서로 자극하고 있다고 생각하게 되었다. 그러나 과학은 기술적인 응용을 필연적으로 예상하고 현대의 기술은 응용 적인 면을 통해서 과학적인 이론 연구를 하게 되며, 더욱이 급속도로 발전하고 있는 Bio기술과 같은 첨단기술에 있어서는 새로운 기술개발을 위하여 동시에 새로운 이론적인 측면을 추구하지 않을 수 없게 되었다. 특히 오늘의 관학연구의 실험대상은 고도의 기술을 이용한 소산이며 순수한 자연현상만이 아니다.

예를 들면 고에너지의 거대가속기를 사용하여 비로소 실험대상으로 할 수 있는 소립자와 같이, 또 단백질공학이나 특정부위돌연변이기술에 의해서 만들어진 새로운 기능과 구조를 가진 효소와 같이 과학과 기술은 서로 침투하여 나누기 어렵게 되었다. 단백질공학의 Bio기술은 효소단백질의 구조와 기능의 상관관계를 구명하는 최대의 수단이며 이 연구성과는 효소공학자체의 괄목할 발전일 뿐만 아니라 효소과학-효소화학과 효소물리학 그리고 효소생물학의 엄청난 발전을 가져올 것이다. 생물체가 갖는 우수한 기능을 해명하는 것은 순수기초연구이지만 그것은 동시에 Bio기술에 있어서 Bioprocess의 상류에 속하는 연구이다. 오늘날 과학과 기술은 일체의 관계라고 하여 과학기술이라고 표현하게 되었다.

*생명공학의 본질

생물의 새로운 기능을 이용하는 새로운 Bio기술은 신비한 생명의 지식을 탐구하고 동시에 그것을 응용하고 기술화하여 첨단과학기술을 급속히 발전시켜 나가고 있다. Bio기술 즉 생명공학기술의 계기의 하나는 1973년 미국의 S. Cohen 등의 유전자 재조합 기술의 개발이었다. 시험관내(in vitro)에서 이종의 DNA를 결합시켜서 만들어진 재조합 DNA분자를 생세포내에 도입하는 실험기술을 이용하는 유전자조작기술은 insulin 등 유용물질을 대량을 합성하는 등의 응용 면을 강조하는 의미에서 유전자공학이라고 부르기도 한다. 그런데 재조합 DNA를 만드는 것이 가능하게 되자 생물과학의 기초연구 및 응용의 양면의 연구에 비약적인 진전을 가져오게 하였다.

이들 Bio기술은 DNA정보의 해석을 중심으로 기초유전학 뿐만 아니라 세포생물학, 발생생물학, 면역학, virus학 등의 광범위한 분야의 기초연구에서부터 유전자산물의 공업생산이나 식물육종 등의 실용과 결부된 응용연구에 이르기까지 광범한 범위에서 획기적인 진전을 가져오게 하였다.

Bio기술은 특히 분자생물학 40년의 성과를 응용하고 미생물학, 생화학, 면역학 등의 발전에 힘입어 유전자공학이나 세포공학등의 기술이 개발되었지만 또한 역으로 Bio기술의 발전은 학제분야의 이들 학문을 참신하게 발전시켰다. 생명공학기술은 생명현상을 탐구하는 연구기술이며 생명의 지식을 생산하는 기술이기도 하다.

실제로 유전자 재조합 실험의 혁명적 연구기술의 등장은 의학과 생물학을 크게 변모시키고 있다. 동식물세포의 특정유전자의 cloning(균일한 DNA분자의 집단을 대량으로 얻는 것), 구조해석, 정보발현 등의 연구를 통해서 기초적 학문분야에서는 발생, 분화, 면역, 발암 등의 기구(mechanism)가 유전자 수준에서 해명되고 있고, 산업적 응용 면에서는 insulin, 사람의 성장 hormone, interferon, interleukin 등의 약품, 치즈제조에 사용되는 응유효소 Chymosin 등의 제조, 육종 면에서는 형질전환동물, 즉 외래유전자를 도입한 동물)이나 형질전환식물 등의 육성등 이미 많은 실시사례가 발표되고 있고, 또 의학분야에서는 유전자진단, 유전자치료 등이 시작되고 있다.

생명공학의 본질을 이해하는 데에 있어서 중요한 사실은 새로운 생명공학연구에는 생명현상과 생물기능을 연구하는 순수기초과학연구가 포함되어 있으며 순수기초연구를 통해서 기술개발의 원리를 스스로 추구해 나가야 한다는 것이다. 새로운 생명공학을 연구하는 사람은 생물의 기능과 생명현상에 대한 기초연구를 동시에 수행하여야 첨단 Bio기술의 발전이 가능하며 미지의 생명현상, 생물기능은 과학자나 기술자가 똑같이 추구하고 연구하지 않으면 안 될 공동의 과제이다.

*생명공학

생명공학은 이학, 의학, 약학, 공학, 농학 등의 각 분야에 관계하는 광범위한 학제 적인 분야이며 따라서 생명공학의 발전은 기초적, 학문적 분야에서뿐만 아니라 의료, 건강, 식품, energy, 환경 등의 폭넓은 생물산업분야에 대해서도 혁명적이라고 할 수 있는 변화를 가져오고 있다. Bio산업은 생물체 또는 생물체의 기능을 활용하여 유용한 물자를 생산하는 산업(공업, 농업, 광업 등)을 말하며 일반적으로는 Bio기술을 이용하여 공업적으로 유용물질의 생산 등을 하는 산업을 가리킨다.

한편 electronics 기술 등 타분 야의 기술진보의 성과를 활용하여 단백질공학, 당쇄 공학 등의 보다 첨단적인 Bio 기술이 생겨나고 있다. 이것들은 21세기의 Bio기술 또는 제 3세대의 Bio기술이라고 부르기도 한다. 여기에 대해서 전통적 산업인 양조업, 발효공업 분야의 생물이용 기술을 제 1세대의 Bio기술이라고 한다.

이와 같이 근년 Bio기술을 둘러싼 상황은 크게 변동하고 있고 이와 같은 상황 하에서 21세기의 Bio산업의 비전도 새롭게 검토할 필요가 있다.

지금 우리나라에서도 다양한 분야에서 Bio기술의 공업화가 진전되고 있다. 화학공업(아미노산, 공업용 알코올, 공업용 효소 등), 전기전자산업(바이오센서 등), 자원에너지산업, 환경정화, 의약품공업, 농림축수산업, 식품공업등에 대해서 Bio기술이 어떠한 영향을 미치는가 각 분야별로 검토하고 Bio산업의 비전을 제시할 필요성이 높아지고 있다. 한국의 Bio산업이 진전되고 국제경쟁력이 있는 발전을 이룩하기 위해서는 연구개발을 추진하고 산업기반을 정비하며 선진국과의 국제협력과 교류를 추진하여야 한다.

Bio기술은 기초연구의 성과가 실용화, 공업화에 즉시 반영되기 쉬운 특징을 가지고 있는 점에서 금후 기초연구의 충실을 도모하는 것이 중요하고, 그러기 위해서는 모든 산업기술과 제휴하여 Bio기술의 기초연구를 촉진하는 것이 중요하다. 이것을 구체적으로 실현하기 위해서 산학연의 연구교류를 활성화하고 Bio기술의 기초연구를 추진하여 가는 것이 필요하다.

또한 산업기반을 정비하는 관점에서 지금 세계각국에서 Bio기술의 개발, 공업화가 진전하고 있는 데 Bio산업제품에 관한 정보가 Bio기술을 연구개발하고 Bio산업제품을 생산하는 사람들에게 확실하고 신속하게 제공되도록 data base를 정비할 필요가 있다.

그리고 연구개발의 효율화를 위해서라도 국제협력과 교류를 추진하여야 한다. 인재교류, 정보교류의 추진은 가장 기본적이고 가장 효과적인 국제협력, 교류의 수단이다. Bio산업은 첨단기술산업의 새로운 frontier(미개척분야)를 개척하고 확대하는 데에도 기여할 것으로 기대되고 있다. 이러한 기대에 부응하기 위해서 기초연구를 적극적으로 추진하고, 공업화의 착실한 진전을 도모함으로써 Bio기술의 가능성을 실현하고 한국과 세계의 Bio산업의발전에 기여할 수 있을 것이다.

*사회적 수용성(Public acceptance)

사회적 수용성은 사회에 큰 영향을 주는 문제에 관하여 주민의 동의를 표시하는 것을 말한다. Bio기술은 이미 모든 분야에서 실용화가 진행되고 있다. 따라서 Bio제품이 우리 생활주변에 가까이 오면서 "Bio"에 대한 이미지도 범람하기 시작하고 있다. Bio기술의 실용화의 최대의 문제점은 사회적 수용성에 있다.

지금 급속도로 전개되고 있는 Bio기술연구의 정보가 정확하게 시민에게 전달되고 있다고는 말하기 어렵다. Bio제품이 실용화되면서 Bio기술에 의해 만들어진 제품을 싫어하고 꺼리는 움직임이 일부 소비자단체에서 일어나고 있다. 컴퓨터처럼 눈에 보이는 전자현미경 등의 첨단기술의 경우는 일상생활을 비롯하여 여러 분야에서 활용되고 있어서 이 기술의 유용성 안정성에 대해서 이해를 얻는 일은 비교적 용이하다. 그러나 Bio기술의 경우는 그 성과가 일상생활에 있어서 눈에 뜨이는 기회가 적어서 Bio기술에 대한 일반 시민의 이해가 부족한 것이 현재의 실정이다. 그렇기 때문에 Bio기술의 유용성과 안정성 등에 구체적이고 확실한 정보를 알기 쉽게 제공하여 보급하고, 강연회 등의 계몽활동을 전개하여 Bio기술에 대한 시민의 이해를 깊게 하는 것이 이후의 Bio산업의 건전한 발전을 위하여 필요 불가결하다.

외래유전자를 도입한 식물 또는 동물을 형질전환식물 또는 형질전환동물이라고 한다. 동물에 비하여 식물을 대상으로 한 유전자조작은 더욱 실용화단계에 와있다. 외래유전자의 도입으로 식물의 성질을 바꾸어 신품종을 창조하려는 시도가 활발하다. 이미 유전자재조합을 한 토마토가 미국에서는 슈퍼마켓에서 팔리고 있다. 캘리포니아주에 있는 벤처기업의 칼진회사가 개발하여 "FLAVR SAVE"(훌레-바-세이바-)라는 상품명으로 1994년부터 판매하고 있다.

토마토에는 과실을 완숙시켜서 연하고 무르게 하는 작용이 있는 효소(Pectinase or Polygalacturonase)가 있는데, 이 효소의 유전자를 다른 유전자의 도입으로 작용할 수 없게 만든 것이다. 그 결과 이 형질전환 토마토는 장기간 단단함과 신선도를 유지할 수 있어서 토마토가 완숙한 후에 수확, 유통시킬 수가 있다. 토마토가 아직도 푸르고 설익은 상태로 수확할 필요가 없어지고 맛있는 토마토를 더 오래 보존할 수 있어서 소매단계에서의 폐기율이 적어지는 이점이 있다. 당초 Bio식품에 대한 안정성을 의문시하는 소비자단체로부터 판매에 반대하는 소리가 일어났는데 1994년 5월 미국식품의약국(FDA)에 의해서 안전성에 문제는 없다고 인정되어 미국 내에서 판매가 개시되었다. 이것이 유전자가 도입되어 시판된 작물의 제 1호이다.

유전자재조합기술로 개량한 농작물의 안정성평가의 특별지침이 마련되었다. 이 지침은 유전자재조합 작물을 먹어도 건강에 영향을 주거나 알레르기반응을 일으키는 일이 없도록 안정성 면에서 검사할 시험항목을 의무화한 것으로서 소비자단체나 농작물수출국 등의 의견도 참작하여 각나라 기관마다 지침을 확정하고 있다.

유전자재조합 미생물이 만든 효소로 만든 치즈 등의 Bio식품에 대해서는 이전부터 안전지침이 있었다. 다만 Bio식품의 경우는 외부에서 도입한 유전자가 직접 입에 들어가지 않는 것임에 반하여, Bio작물에서는 재조합체 그 자체를 먹는 것이므로 안전성조사의 기준은 Bio식품보다 한층 더 엄격하게 하여 안전제일의 자세가 요구되고 있다.

생명공학의 혁신기술이 시장에 마찰이나 거부반응이 없이 받아들여져 갈 것인가 하는 것은 시민의 이해를 얻어낼 수 있는가의 여부에 달려 있다. Bio기술이 위험한 기술이 아니라는 것을 받아들이게 하는 것, 즉 Bio산업의 사회적인 식의 획득의 중요성은 Bio식품의 안전성에 대한 연구와 함께 더욱 인식되어야 할 것이다.

*기술평가와 전망

생물체의 기능을 이용하여 유용물질을 생산하는 등 인류사회에 공헌하는 과학기술체계의 총칭으로 불리는 생명공학은 생물체를 이용한 새로운 산업기술로 전자공학(microelectronics), 신소재(new materials)와 함께 금세기 최후의 신기술이라고 평가되고 있고 또 21세기를 개척하고 지탱하는 혁신기술로서 기대되고 있다. 생명공학이 21세기의 Bio기술로서 세계적으로 평가되고 젊은 학도들에게까지 관심과 흥미와 인기가 있는 이유를 생각해 본다면 다음과 같다.

첫 번째 생명공학은 첨단과학기술로서 급속도로 발전하고 있다. 그 발전을 가능하게 하는 것은 생명공학분야가 학제적 분야이며 다양한 학문영역을 포괄하고 있어서, 서로 다른 분야의 전문가의 학제적 협력에 의해서 하나의 학문영역의 전문지식으로는 연구 개발할 수 없는 혁신적 과학기술을 발전시키고 있기 때문이다.

Bio기술의 경우 미생물학 , 생화학, 효소화학, 분자생물학, 유전학, 동, 식물학, 면역학, 생물물리학, 화학, 화학공학, 전자공학, 기계공학, 그리고 의학, 약학, 농학, 식품학 등의 광범위한 각 분야에서 자기 전공의 입장에서 누구나 생물공학에로 접근이 가능하며, 또 공동으로 연구하는 학제적 연구(interdisciplinery approach)는 엄청난 위력을 발휘하여 지금까지 없던 혁신적인 연구성과를 발표하고 혁명적인 기술을 계속 발전시키고 있다. 우리 눈앞에서 전개되고 있는 이 분야의 연구의 역사를 보더라도 유전자공학(유전자조작기술)의 신기술이 대두된 1970년대 초에는 상상할 수 없었던 새로운 개념, 새로운 Bio개술이 끊임없이 연구되고 발표되고 있다.

단백질공학(Protein engineering), 당쇄공학(Glycotechnology), 대사공학(Metabolic engineering), 분자진화공학 또는 진화분자공학(Evolutionary molecular engineering) 그리고 새로운 단백질의 결정구조를 해석하는 구조생물학(Structural biology) 등등 혁신적 Bio기술을 끝이 없이 발전시켰다. 그것은 학제분야가 없는 속성을 가지고 있어서 필연적으로 지금까지 없던 새로운 학문체계 또는 기술체계를 가지고 앞으로도 계속 나타날 것이다.

거꾸로 생명공학의 여러 Bio기술의 발전은 학제분야의 학문의 발전에도 공헌하여 서로 자극하면서 발전의 계기가 되고 근거가 되고 있다. Bio기술의 생물공정(Bioprocess)을 하나의 강의 흐름으로 볼 때에 미생물과 동식물세포의 품종개량(=육종) 또는 배양기술의 개량 등의 상류기술과 그 이후의 모든 생산공정과 분리정제등의 하류기술로 나눌 수 있다. 여기서 upstream은 사실상 순수기초과학연구와 구별할 수 없다. 현대의 생명과학은 그 학문의 속성상 미지의 생명현상 또는 생물의 기능을 추구하고 해명하면서 생명과학의 기초연구도 동시에 진행하고 그리고 새로운 Bio기술을 곧장 개발하고 있다. 생명공학의 발전은 기초적, 학문적 분야뿐만 아니라 의료, 건강, 식품, 자원, energy, 환경 등의 폭넓은 산업분야에 대해서도 선도적 기술로서 혁명적이라고 할 수 있는 변화를 가져오고 있다. 지금까지 대학level의 연구발표에 덧붙여서 기업의 연구팀의 발표가 증가일로에 있는 것도 당연한 추세이다. 현대의 첨단 Bio기술은 본질상 Bioscience의 발전을 동반하고 있고 또한 첨단기술이 과학을 발전시키는 양상을 나타내고 있는 것이다. 이것이 젊은 과학도를 끌어들이고 있는 이유의 하나이다.

두 번째 이유로 생각할 수 있는 것은 현대의 생명공학의 과학기술체계는 그 성과가 곧 공업화된다고 하는 점이다. 현대의 Bio기술인 bioprocess는 품종개량기술인(upstream processing)과 생산기술인 하류기술(downstream)을 포함하고 이 양자는 그대로 밀접한 관계를 가지고 있다. 상류기술은 그대로 곧장 하류기술로 연결되어 그 성과가 곧 공업화되고 그 공업화는 Bio기술의 학제분야의 모든 산업분야에도 폭넓게 확대 적용되는 데에 기여할 것이다.

현대과학의 특징으로서 과학의 기술화까지의 시간이 아주 단축되어 가는 것이 지적되고 있는 데 Bio기술은 그 대표적이 예이다.

1970년대에 들어서면서 최신의 생명공학은 유전자공학과 효소를 두 기둥으로 하여 나타났다. 유전자조작기술(유전자재조합기술)이나 세포융합기술을 기반으로 하는 넓은 뜻의 유전자공학은 그 자체로는 독립한 생산체계가 아니며, 발효법, 효소법 등의 제조 또는 생산기술을 통해서 비로소 실용적인 상품가치를 새로 만들어 낼 수가 있다.

세 번째 이유로 생각할 수 있는 것은 Bio기술은 현대사회가 요구하고 인류가 직면한 문제들을 해결하는 데에 이상적인 기술에 가깝다는 점이다. OPEC(석유수출국기구)에 의한 원유가격의 대폭인상으로 1973년에 일어난 석유쇼크는 세계경제에 큰 혼란을 야기하고 현대산업구조의 취약함을 드러나게 하였다. 그와 동시에 자원과 energy의 낭비에 대해서 반성하는 기회를 인류에게 제공하였다. 유한자원인 석유에 의존하는 불안정한 체질을 개선하는 길은 참신한 에너지 절약형 생산기술에의 전환 이외에는 없다는 것을 알았다. 이 요청에 부응하여 차세대 기술로서 등장한 것이 자원절약, 에너지 절약형의 효율적인 생산체계의 Bio기술이다.

*맺음말

생물의 기능을 이용하는 Bio기술에 있어서 우리는 현재 생물의 기능을 어디까지 알고 있는 것일까? 미지의 생명현상, 생물의 가능의 지식은 우리가 지금 알고 있는 지식에 비하여 너무도 엄청나게 많고 심오하다는 것을 연구자들은 크게 깨닫고 있다.

과학사적으로 볼 때에 18세기에 물리학의 발전에 자극을 받아 영국에서는 산업혁명이 일어났으며, 19세기말에는 화학이 대발전하여 근대적인 화학공업이 일어나게 되었다. 20세기 중엽인 1950년경부터는 분자생물학이 대두하여 급격히 발전하였다. 따라서 분자생물학이 생명현상을 해명하는 생화학, 생물물리학 등과 함께 대발전을 하면 거기에 촉발되어서 새로운 Bio산업도 크게 발전하리라는 것은 당연한 일로 예측이 되었었다.

이미 1970년대에 대두된 두 가지 새로운 Bio기술, 즉 새로운 생물종의 창조를 목적으로 하는 유전자공학과 효소의 고도이용을 목적으로 하는 효소공학은 세계의 주목을 집중시키기에 족했다. 이 두 Bio기술의 최근 20여년의 발전은 산업계에 엄청난 영향을 주었다. 기초적, 학문적 분야뿐만 아니라 선업혁신기술로서 의 약, 농업(식량), 화학공업, 환경 등에 있어서의 Bio기술의 응용은 일상생활의 모든 개념을 변혁하고 있고 그 변혁의 속도는 증가하고 있다. 지금 우리는 생명공학에 의하여 물질적으로도 정신적으로도 큰 변화의 시대에 살고 있다. 우리는 이제 겸허하게 생물에서 배우고, 생물을 이용하는 기술인 생명공학에 대해서 많은 측면에서 근본적으로 이해하는 것은 과학자나 비과학자 모두에게 똑같이 중요한 문제이다.

네번째
라고 말하면 너무 길겠죠 ^^

그럼 잘하세요 ^^

내공도 좀만주시고 ... ^^zZ