흔히 병을 일으키는 균으로 알려진 E. coli가 플라스틱 쓰레기를 놀랍게도 진통제로 바꾸는 친환경 바이오 기술의 핵심으로 주목받고 있습니다. 이 작은 미생물이 어떻게 지속 가능한 미래를 위한 열쇠가 될 수 있을까요? 지금부터 그 놀라운 비밀을 함께 파헤쳐 봅니다.
E. coli, 플라스틱을 의약품으로 바꾸는 놀라운 능력
올해 초, 폐플라스틱을 활용하는 놀라운 방법이 큰 화제가 되었어요. 바로 흔한 박테리아인 E. coli를 유전적으로 조작해 플라스틱에서 파생된 분자를 먹고 소화하여 우리가 일상에서 사용하는 진통제인 파라세타몰을 생산하게 만든 것인데요. 이는 지속 가능한 미래를 위한 바이오 기술의 무한한 가능성을 보여주는 사례랍니다.
- 파라세타몰 생산: 유전자 조작된 E. coli가 플라스틱 분자를 진통제로 변환해요.
- 다양한 활용: 에든버러 대학의 스티븐 월리스 교수는 E. coli를 이용해 플라스틱 폐기물에서 바닐라 향을, 하수구의 기름 덩어리에서는 향수를 만들기도 했어요.
바이오 기술의 ‘일꾼’: E. coli가 각광받는 이유
E. coli는 인간과 동물의 장에서 발견되는 막대 모양의 박테리아인데요, 왜 이렇게 바이오 기술 분야에서 중요한 역할을 할까요? 월리스 교수는 E. coli가 어떤 가능성을 증명하고 싶을 때 “가장 자연스러운 첫 단계”라고 설명합니다. 병원성이 없는 특정 E. coli 균주는 생명공학 및 공학 생물학 연구실에서 광범위하게 사용되며, 그 유용성은 실험실을 넘어 산업 분야까지 확대되고 있어요.
- 빠른 성장과 쉬운 조작: 빠르게 증식하고 다루기 쉬워 실험실에서 선호된답니다.
- 산업적 활용: 유전자 조작된 E. coli는 인슐린과 같은 의약품부터 연료 및 용매에 사용되는 다양한 플랫폼 화학 물질까지, 살아있는 공장처럼 여러 제품을 생산하고 있어요.
E. coli, 유전학 및 분자생물학 발전의 주역
프린스턴 대학의 토마스 실하비 교수는 E. coli의 지배적인 위치가 일반적인 생물학적 원리를 이해하기 위한 모델 유기체로서의 역할에서 비롯되었다고 말합니다. E. coli는 1885년 독일 소아과 의사인 테오도르 에셔리히에 의해 처음 분리된 이후, 수많은 유전학적 발견의 중심에 서게 되었어요.
유전공학의 초석을 다지다
1940년대, E. coli는 박테리아가 단순히 분열하는 것이 아니라 유전자를 공유하고 재조합하여 새로운 특성을 얻는 ‘박테리아 성’을 수행할 수 있음을 보여주며 중요한 발견을 이끌어냈어요. 이후 E. coli는 유전 코드 해독에 기여했고, 1970년대에는 외래 DNA가 삽입된 최초의 유전공학적 유기체가 되어 현대 생명공학의 기반을 마련했답니다.
- 인슐린 생산 혁명: 1978년, E. coli를 이용해 최초의 합성 인간 인슐린이 생산되어 당뇨병 치료에 큰 돌파구를 마련했어요.
- 게놈 시퀀싱: 1997년에는 전체 게놈이 시퀀싱된 최초의 유기체 중 하나가 되어 이해와 조작이 더욱 쉬워졌습니다.
지속 가능한 미래를 위한 E. coli의 산업적 활용
샌디에이고 캘리포니아 대학의 애덤 파이스트 교수는 E. coli의 다양한 유용한 특징들을 높이 평가하는데요. 유전학에 대한 방대한 지식과 조작의 용이성 외에도, E. coli는 다양한 기질에서 빠르고 예측 가능하게 성장하며, 까다롭지 않고, 쉽게 냉동 및 해동될 수 있으며, 외래 DNA를 수용하는 능력이 매우 뛰어나다고 합니다.
- 경제적 효율성: 긴코 바이오웍스의 신시아 콜린스 이사는 E. coli가 매우 경제적이며 많은 양을 생산할 수 있다고 강조해요. 독성 물질을 생산하는 경우에도 내성을 조작할 수 있는 경우가 많다고 하네요.
E. coli를 넘어: 새로운 미생물 탐색의 필요성
미시간 대학의 폴 젠슨 교수는 E. coli의 지배력이 우리가 최적의 생명공학 솔루션을 찾는 데 방해가 될 수도 있다고 지적합니다. 그는 대부분의 다른 박테리아가 E. coli에 비해 얼마나 덜 연구되었는지를 분석했는데요. 우리가 E. coli를 계속해서 정교하게 조작하는 동안, 다른 미생물들이 자연적으로 더 잘할 수 있는 일들을 놓치고 있을 수 있다는 것이죠.
- 숨겨진 잠재력: 예를 들어, 매립지에서 생물 탐사를 통해 플라스틱뿐만 아니라 다른 폐기물까지 먹어치우는 미생물을 발견할 수도 있다고 해요.
- 미지의 활용: 심지어 시멘트나 고무를 만드는 등 우리가 상상하지 못한 일을 할 수 있는 박테리아도 있을 수 있답니다. 우리 입안에 사는 박테리아만 해도 산성 내성 면에서는 E. coli보다 뛰어나다고 하네요.
V. natriegens, E. coli의 강력한 대안으로 부상?
E. coli의 대안을 모색하려는 노력도 활발하게 이루어지고 있는데요, 그중 하나가 Vibrio natriegens (V. nat)입니다. 1960년대 미국 조지아주의 염습지에서 처음 분리된 V. nat는 2010년대 중반까지는 크게 주목받지 못했어요. 하지만 E. coli보다 두 배 빠른 초고속 성장률이 산업적 이점으로 인식되면서 관심이 커지고 있습니다.
- 효율적인 DNA 흡수: 코넬 대학의 버즈 바스토우 교수는 V. nat가 외래 DNA를 훨씬 더 효율적으로 받아들인다고 말하며, E. coli와 비교해 “말에서 자동차로 가는 것”과 같다고 표현했어요.
- 지속 가능성 도전: 바스토우 교수는 V. nat를 이용해 이산화탄소와 녹색 전기에서 제트 연료를 생산하거나 희토류 금속을 채굴하는 등 거대한 지속 가능성 문제를 해결하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
하지만 V. nat는 아직 광범위한 사용에 필요한 유전 도구가 부족하고, 대규모 생산 능력을 증명해야 하는 과제를 안고 있어요. 파이스트 교수는 “E. coli는 대체하기 어려운 존재”라고 인정합니다. 그럼에도 불구하고 새로운 미생물에 대한 탐구는 지속 가능한 미래를 위한 중요한 발걸음이 될 것입니다.
마무리
오늘 우리는 플라스틱 폐기물을 진통제로 바꾸는 E. coli의 놀라운 바이오 기술부터 미래를 위한 새로운 미생물 탐색의 중요성까지 살펴보았습니다. 이 작은 생명체들이 만들어낼 지속 가능한 미래는 어떤 모습일까요? 여러분의 생각은 어떠신가요? 댓글로 자유롭게 의견을 나눠주세요!
출처: https://www.bbc.com/news/articles/c4gvm1kjxxvo
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