게놈 프로젝트

단 몇 년 사이에 합성생물학의 연구는 비용이 저렴해지는 것은 물론 수행 방식도 수월해졌다. 그리하여 2003년에는 인간 게놈 프로젝트에서 인간 게놈을 구성하는 모든 유전자의 염기서열을 밝혀 마침내 유전자 지도를 완성해냈다. 이 프로젝트는 비용만 해도 수십억 달러가 들어가고, 또 참여 인원도 160개 이상의 연구실에서 수천 명의 과학자와 기술자가 대거 참여해 그야말로 문정성시를 이웠다. 또한 프로젝트 기간도 무려 10년에 시간이 넘게 소요되었다. 그로부터 10년 후, 이제는 가정에서도 몇천 달러만 내면 직접 염기서열 분석 장비를 구매할 수 있는 환경이 되었다. 즉 집에서 24시간이 채 지나기 전에 생명체의 전체 게놈에 대한 염기서열을 분석할 수 있게 된 것이다. 이제 훨씬 짧은 시간 안에, 민간 기업이 우리의 게놈 염기서열을 분석해줄 것이면, 가격 또한 계속해서 낮아지고 있다. 염기서열 분석 비용은 지금까지 가파르게 하락을 하고 있다. 그 때문에 선진국에서는 수익성의 문제로 중국에 대규모 아웃소싱을 주고 있다. 이제 베이징과 상하이, 선전 지역 외곽의 방대한 창고형 연구실에서 자동화 염기서열 분석 장비가 유전자 정보를 해독하고 있으며, 정말 어마어마한 양의 정보를 대형 컴퓨터에 매달 저장하고 있다. 이 정보량은 제임스 와슨과 프랜시스 크릭이 1953년에 DNA를 처음 발견한 이후부터 벤터가 2003년에 파이 - 엑스 174 게놈을 합성할 때까지 축적해놓은 정보량의 총량보다 많은 양이다. 합성생물학 분야가 어떻게 운영되는지 이해하려면 실제 사례가 많은 도움이 된다. 우선, 지하수가 오염된 지역의 식수에서 비소를 감지하는 법과 같은 합법적인 공중보건 문제를 떠올려보면 된다. 그 해결책이 물 표본에 퇴적된 상태로 있다가 비소가 발견될 때 반짝이는 무해한 박테리아의 유전적 생성이라고 상상해보자. 사실상 자연계에 이러한 생명체는 존재하지 않는다. 다만 개똥벌레와 일부 물고기와 같이 정말로 빛을 발하는 생물이 있기는 하다. 이러한 생명체들은 짝짓기를 하거나 위협을 감지했을 때에만 반짝이므로 생물학적 점멸 스위치를 달고 있는 셈이다. 그리고 비소의 존재를 감지할 수 있는 다른 미생물도 있으며, 인간에게 해가 없고 실험실에서 다루기 쉬운 박테리아도 셀 수 없이 많다. 실험실에서 이러한 '비소 채취 박테리아'를 생성하기 위해 그 구성 요소를 결합하려면 우선 컴퓨터에 적절한 소프트웨어 프로그램을 설치해야 한다. 또한 발광과 점멸 스위치는 물론 비소 감지 기능에 대해 코드화하는 적절한 DNA를 구입해야 한다. 이러한 DNA는 관련 기업들의 데이터베이스를 검색하면 된다. 다음으로는 무해한 박테리아를 구입해야 한다. 이때 DNA 구성 요소를 적절한 서열로 배열하고, 산출한 DNA 코드를 박테리아의 DNA에 삽입해야 한다. 이제 마지막으로 박테리아가 건강하고 자신을 복제할 능력이 있는지를 알아보는 검사가 필요하다. 여기서는 물이 든 병에 비소를 약간만 떨어뜨린 다음에 인조 박테리아를 약간 추가해서 섞고, 물이 빛나기 시작하면, 제대로 된 것이다. 이제 가장 난해한 작업인, DNA 구성 요소를 적절한 염기서열에 넣는 일이 남았다. 그러나 이 작업은 오랜 기간 작업 성공확률이 그리 높지 않았다. 생합성의 세계는 3D 프린팅과 떼려야 뗄 수 없을 만큼 긴밀한 관계가 있다. 따라서 과학자들은 이제 게놈을 생산하는 3D '바이오프린터'에 뉴클레오타이드를 실을 수 있다. 그리고 그들은 한 도시에 있는 과학자들이 한 컴퓨터에서 유전자 염기서열을 디자인하고, 또 그 코드를 인터넷이 연결된 곳이면 어디든 그곳의 프린터로 보내는 방식으로 전 세계적인 협력체제를 구축을 할 것이다. 그러나 이 코드는 구명용 의약품이나 백신을 생성하는 수단이 될 수도 있다. 또는 이 코드에는 10년 전 벤터의 파이 - 엑스 174 바이러스를 인간 세포 살인 도구로 변형하는 정보를 담을 수도 있다. 아울러 항생물질에 저항하는 더러운 박테리아를 만드는 방법을 담을 수도 있으며, 완전히 새로운 바이러스 계통을 만드는 방법을 담을 수도 있다.