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과학자들이 생명체를 이루는 분자의 방향을 거울처럼 반대로 뒤집은 ‘거울상 박테리아’를 만들려는 연구를 진행하고 있습니다. 이 기술이 성공하면 우리 몸의 면역 반응을 피하는 새로운 약물을 만들 수 있어 의학에 큰 도움이 될 수 있습니다. 하지만 이런 거울상 생명체가 실험실 밖으로 나가면, 자연계의 천적이나 면역 체계가 인식하지 못해 통제 불가능한 감염을 일으킬 수 있다는 심각한 우려도 제기되었습니다. 처음에는 많은 과학자들이 흥미로운 연구라고만 생각했지만, 5년 뒤에는 지구 생명체 전체를 위협할 수 있다며 입장을 바꾸었습니다. 현재 이 연구의 안전 문제를 해결하기 위한 논의와 안전장치 마련이 시급하게 진행되고 있습니다.
왜 중요한가요?
이 연구는 새로운 치료제 개발에 혁신을 가져올 수 있지만, 동시에 통제할 수 없는 생물학적 재앙을 초래할 위험이 있어 과학 발전과 안전 사이의 균형이 왜 중요한지를 보여줍니다.
주요 용어 설명
카이랄성 (Chirality)
왼손과 오른손처럼 모양은 같지만 거울에 비춰야만 겹쳐지는 성질을 말합니다. 생명체를 이루는 분자들은 한쪽 방향으로만 만들어져 있는데, 이 방향성이 바로 카이랄성입니다. 장갑처럼 왼쪽용과 오른쪽용이 서로 바꿔 끼울 수 없는 것과 같은 원리입니다.
거울상 박테리아 (Mirror Bacteria)
자연계 생명체의 분자 방향을 정반대로 뒤집어 만든 인공 박테리아입니다. 일반 박테리아와 겉모습은 비슷하지만 내부 분자 구조가 거울에 비친 것처럼 반대입니다. 마치 왼손잡이용으로 만든 가위처럼, 기존 생물과는 완전히 다른 방식으로 작동합니다.
리보솜 (Ribosome)
세포 안에서 단백질을 만들어내는 작은 공장과 같은 구조물입니다. DNA에 적힌 설계도를 읽고 그대로 단백질을 조립하는 역할을 합니다. 거울상 리보솜을 만들면 거울상 단백질을 대량 생산할 수 있어 신약 개발에 활용될 수 있습니다.
유전자 드라이브 (Gene Drive)
특정 유전자 변화를 생물 집단 전체에 빠르게 퍼뜨리는 기술입니다. 보통 유전자는 자식에게 50% 확률로 전달되지만, 유전자 드라이브를 사용하면 거의 100%에 가깝게 전달됩니다. 예를 들어 모기에게 말라리아 기생충을 억제하는 유전자를 넣어 모기 전체로 확산시키는 연구에 활용되고 있습니다.
합성생물학 (Synthetic Biology)
레고 블록을 조립하듯이 생명체의 부품을 설계하고 조합해 새로운 기능을 가진 생물을 만드는 학문입니다. 기존 생물을 변형하거나 아예 처음부터 새로운 세포를 만들어내는 것을 목표로 합니다. 거울상 박테리아 연구도 이 분야의 대표적인 사례입니다.
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2019년 2월, 버지니아 북부의 한 컨퍼런스센터에 약 30명의 합성생물학자와 윤리학자가 모였다. 이들의 목적은 미국 국립과학재단(NSF)이 지원할 만한, 위험 부담은 크지만 혁신적이고 매력적인 연구 아이디어를 발굴하는 것이었다. 회의가 끝날 무렵, 이들은 유력한 후보 하나를 선정했다. 바로 ‘거울상 박테리아(mirror bacteria)’를 만드는 프로젝트였다.
지구상의 모든 생명체는 특정한 방향성을 가진 분자들로 이루어져 있다. 예를 들어 DNA는 일반적으로 오른나선 구조를 이루고, 단백질을 구성하는 아미노산은 대부분 왼손형(L-형)이다. 이러한 분자들은 서로 구조적으로 대칭이지만 겹쳐질 수 없는 성질을 가지는데, 과학자들은 이를 카이랄성(chirality)이라고 부른다. 쉽게 말해 왼손과 오른손처럼 모양은 비슷하지만 서로 완전히 일치하지 않고 방향성이 정해져 있는 성질이다.
거울상 박테리아는 이러한 카이랄성을 자연계에서 나타나는 방향과 정반대로 뒤집어 모든 생체 분자를 거울처럼 반대 형태로 합성한 생명체를 말한다. 만약 이 박테리아가 실험실에서 실제로 만들어진다면 외형적인 구조나 세포의 조직 방식은 일반 박테리아와 거의 유사할 수 있다. 그러나 그 내부를 이루는 단백질, 당류, 지질 등 핵심 생물학적 분자들은 자연계 생명체의 것과는 반대 방향의 거울상 형태로 구성된다.
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