바이오테크
유전자 편집이 생물다양성을 보존할 수 있는 방법
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멸종 위기에 처한 종 구하기
Destruction of habitats, over-hunting, and other ecological damages have pushed many species into extinction, or close to it. It is an inherent characteristic of the so-called “Anthropocene”, a new geological era marked by the dominance of mankind over the Earth’s ecosystems.
서식지 파괴, 과도한 사냥 및 기타 생태학적 피해는 많은 종을 멸종 위기로 몰아넣거나 그에 가까워지게 했습니다. 이는 인간이 지구 생태계를 지배하는 새로운 지질 시대인 소위 “인류세”의 본질적인 특징입니다.
전통적인 보전 전략인 자연 보호구역, 사냥 대상 동물 보호, 동물원에서의 번식 등은 많은 종을 위기에서 구하는 데 도움을 주었습니다.
하지만 이러한 전략은 대부분 종 전체를 구하는 데 초점을 맞추며, 이전 자연 개체군에 비해 제한된 수의 개별 동식물만을 보존합니다.
이는 실제로 종을 구할 수 있지만, 유전적 다양성의 대규모 손실을 동반합니다. 구해진 종은 기후 변화, 서식지 파괴, 병원체와 같은 미래 위협에 더 취약해질 수 있습니다.
새롭게 떠오르는 대안은 유전체 편집 기술로, 단일 유전자가 아니라 개체의 광범위한 유전자를 수정합니다. 이는 거의 멸종에 가까운 사건으로 인한 병목 현상을 겪은 개체군의 유전적 다양성을 회복하는 데 도움이 될 수 있습니다.
동부 앵글리아 대학교, 코펜하겐 대학교, 켄트 대학교, 모리셔스 야생동물 재단, 더렐 야생동물 보전 신탁, 그리고 Colossal 재단 및 Colossal Biosciences의 연구원들은 이 기술의 윤리적, 사회적, 경제적 고려사항을 Nature Reviews Biodiversity1에 “Genome engineering in biodiversity conservation and restoration”라는 제목으로 발표했습니다.
유전적 병목 현상
Plants and animal populations are segmented into species, with a common definition being that species cannot interbreed with each other.
식물과 동물 개체군은 종으로 구분되며, 일반적인 정의는 종 간에 교배가 불가능하다는 것입니다.
하지만 종의 유전자는 균일한 블록이 아니며, 미묘한 유전적 변이가 행동, 외모, 능력, 다양한 스트레스에 대한 내성, 질병 저항성 등 종 내부 차이를 초래합니다.
종을 구성하는 많은 개체가 사망하거나 번식에 실패하면, 그 개체들이 보유하고 있던 유전적 다양성의 일부가 손실될 수 있습니다.
이는 생태학자들이 유전적 병목 현상이라고 부르는 현상을 만들며, 많은 형질이 사라져 살아남은 개체에서는 더 이상 존재하지 않게 됩니다.
이는 유전적 다양성 감소뿐만 아니라 해로운 돌연변이의 부하가 더 집중되는 현상, 즉 유전체 침식이라고 알려진 현상을 초래할 수 있습니다. 침식이 지나치게 심하면 환경이나 가용 자원과 무관하게 종의 멸종으로 이어질 수 있습니다.
덜 심각한 경우에도, 살아남은 종은 유전적으로 손상된 상태를 유지하며, 새로운 질병이나 변화하는 기후와 같은 미래 위협에 대한 회복력이 감소합니다.
이러한 손실된 유전자는 현재 살아있는 개체에는 없지만, 역사적 샘플, 바이오뱅크 및 관련 종에서 여전히 존재할 수 있습니다.
사례 연구: 핑크 비둘기의 유전적 침식
An example of a species brought back from the edge of extinction is the Mauritian pink pigeon, a bird native to Mauritius Island in the Indian Ocean. From 10 surviving individuals, breeding in captivity and reintroduction to their natural habitat brought their numbers back to 600 birds.
이 비둘기들의 유전자를 연구한 결과, 유전체 침식이 향후 50~100년 내에 멸종을 초래할 수 있음이 밝혀졌습니다. 포획 개체나 야생 개체가 더 이상 없었다면, 이 종을 구하려는 노력은 궁극적으로 헛된 것이었을 것입니다.
따라서 핑크 비둘기뿐만 아니라 많은 다른 멸종 위기 종들을 위한 새로운 해결책이 필요합니다.
“위협받는 종의 장기적인 생존을 보장하기 위해, 우리는 전통적인 보전 접근법과 함께 새로운 기술적 진보를 수용하는 것이 필수적이라고 주장합니다.”
잃어버린 유전자 찾기
A lot of biological material has been saved in museums and biological databanks, especially for species that have become extinct or are at risk of extinction in the past few decades, once the importance of DNA became better understood in the scientific community.
수십 년 전부터 DNA의 중요성이 과학계에서 더 잘 이해되면서, 특히 멸종했거나 멸종 위기에 처한 종들을 위해 많은 생물학적 자료가 박물관과 생물 데이터뱅크에 보존되었습니다.
이는 해당 유전적 다양성을 보유한 개체가 수십 년 혹은 수세기 전에 사망했더라도, 그들의 유전적 유산은 그 유전자를 잃게 만든 바로 그 인간들의 손에 여전히 존재한다는 의미입니다.
출처: Stephen Turner
유전체 분석과 유전자 편집이 날마다 쉬워짐에 따라, 이러한 중요한 유전자를 멸종 위기 종의 유전자 풀에 다시 도입하는 것이 점점 매력적으로 다가오고 있습니다.
“우리는 지구 역사상 가장 빠른 환경 변화를 겪고 있으며, 많은 종이 적응하고 생존하는 데 필요한 유전적 변이를 잃었습니다. 유전자 공학은 그 변이를 복원할 수 있는 방법을 제공합니다.
The research group outlined three main applications of the technology:
- 잃어버린 유전적 변이 복원. 이는 유전자 편집을 통해 역사적 샘플에 존재하지만 현대 살아남은 개체군에는 없는 유전자를 다시 도입함으로써 수행할 수 있습니다.
- 적응 개선. 열내성이나 병원체 저항성 등과 연관된 유전자를 우선적으로 선택하여 종의 생존율과 환경 적응 능력을 향상시킬 수 있습니다, 특히 야생에서.
- 해로운 돌연변이 감소. 생존 개체군에서 해로운 돌연변이를 목표로 삭제함으로써 장기적인 생존, 전반적인 건강 및 번식률을 높일 수 있습니다. 이는 나중에 자연 서식지에 재도입될 개체들에게 특히 중요합니다.
| 응용 | 설명 | 잠재적 영향 |
|---|---|---|
| 잃어버린 유전자 복원 | 인구 병목 현상 동안 손실된 대립유전자를 재도입 | 종의 회복력과 다양성을 향상 |
| 적응 향상 | 기후 또는 질병 저항성을 위한 형질 도입 | 야생 서식지에서 생존 개선 |
| 해로운 돌연변이 감소 | 생존 집단에서 해로운 돌연변이를 편집 제거 | 건강 및 번식 잠재력 증대 |
유전체 공학 위험
The first risk is that the technology does not perform as intended. Notably, off-target genetic modifications can create extra-harmful mutations.
첫 번째 위험은 기술이 의도대로 작동하지 않을 수 있다는 점입니다. 특히, 비표적 유전적 변형이 추가적인 해로운 돌연변이를 초래할 수 있습니다.
재도입된 유전자와 형질을 퍼뜨리기 위해 변형된 개체의 번식을 과도하게 촉진하는 데 초점을 맞추면, 의도치 않게 유전적 다양성이 더욱 감소할 수 있습니다.
최근에는 재도입된 유전자의 예상치 못한 발현이나 효과가, 특히 손실된 유전자의 일부만을 재도입할 경우, 종에 처음으로 존재하지 않았던 원치 않는 새로운 형질을 초래할 수 있습니다. 이는 멸종 위기 종의 생존 능력을 더욱 악화시키거나, 넓은 생태계에 도입될 경우 생태학적 피해를 일으킬 수도 있습니다.
이러한 이유로 과학자들은 단계적이고 소규모의 시험과 모든 유전체 공학 프로젝트에 대한 진화적·생태학적 영향을 장기적으로 엄격히 모니터링할 것을 권고합니다.
또 다른 위험은 보전 분야에 ‘기술 우선’ 사고방식을 적용하는 것으로, 유전적 개입은 서식지 복원 및 전통적인 보전 활동을 보완해야 하며 대체해서는 안 됩니다.
“유전자 편집은 종 보호를 대체하는 것이 아니며 결코 마법 같은 해결책이 될 수 없습니다 — 그 역할은 기존 보전 전략과 함께 신중히 평가되어야 하며, 종 보호를 핵심 원칙으로 하는 보다 넓고 통합된 접근의 일부가 되어야 합니다.”
‘복원(De-Extinction)’과의 시너지
In the same way that genome engineering can introduce new genes into a population that has undergone a bottleneck, it could potentially reintroduce species that are entirely extinct. This is the concept called “de-extinction”.
유전체 공학이 병목 현상을 겪은 개체군에 새로운 유전자를 도입할 수 있는 것처럼, 완전히 멸종된 종을 재도입할 가능성도 있습니다. 이것이 바로 “복원(de-extinction)”이라는 개념입니다.
A major supporter of this idea is the company Colossal. It notably recently made 디어 울프의 부분 재현으로 큰 화제를 일으켰습니다.
The next step for the company is recreating the woolly mammoth.
“The same technological advances that allow us to introduce genes of mammoths into the genome of an elephant can be harnessed to rescue species teetering on the brink of extinction.
It is our responsibility to reduce the extinction risk faced today by thousands of species.
Dr Beth Shapiro, Chief Science Officer at Colossal Biosciences.
De-extinction usually involves creating embryos of the extinct species and having them carried to term by related species. 이러한 종 간 대리모 기술은 현재 백코뿔소를 구하는 데 이미 활용되고 있습니다.
잠재적으로, 동일한 방법을 유전체 공학과 결합하여 멸종 위기 종에 적용하면, 보호된 자연 개체와 병행하여 더 높은 유전적 다양성을 가진 개체군을 거의 “대량 생산”할 수 있는 능력을 제공할 수 있습니다.
전반적으로, 이 아이디어는 합성 생물학이 보전 노력에 미칠 수 있는 더 넓은 영향의 일부입니다.
출처: iScience
바이오테크 섹터에 투자하기
Ginkgo Bioworks: 보전 유전체학의 선두주자
DNA 가격 차트
The company is producing on-demand organisms for specific applications. It has diversified its applications widely with many research programs and partnerships:
이 회사는 특정 용도를 위한 주문형 유기체를 생산하고 있습니다. 다수의 연구 프로그램과 파트너십을 통해 적용 분야를 폭넓게 다각화했습니다:
- 칸나비노이드
- mRNA 백신 생산 및 핵산 의약품
- 식품 단백질
- 바이어와 협력한 생물학적 비료 생산
- 장 질환을 위한 프로그래머블 미생물
- 미세플라스틱 생물복원
- 생물안보 및 병원체 탐지
- 폐기물 및 오염물 재활용
이 회사는 개발 과정에 대한 선불을 받고, 이후 완제품에 대한 로열티를 통해 수익을 창출합니다.
이 기업은 새로운 유기체를 설계하고 새로운 동식물에 대한 기술을 개발하는 혁신의 최전선에 서 있습니다.
이는 대형 동물뿐만 아니라 식물 및 미생물군까지 멸종 위기 종을 증식시키는 새로운 방법을 개발하고 보전 노력에 기여할 수 있는 강력한 위치에 있습니다. 공공 프로그램 및 민간 환경 NGO와 협력하여 이러한 전략을 구현하는 핵심 파트너가 될 수 있습니다.
(우리는 이 회사를 그 역사, 독특한 기술 및 비즈니스 모델을 설명하는 전용 보고서에서 자세히 다루었습니다.)
최신 Ginkgo Bioworks (DNA) 주식 뉴스 및 개발
참조 연구
1. Van Oosterhout, C., Supple, M.A., Morales, H.E. et al. Genome engineering in biodiversity conservation and restoration. Nat. Rev. Biodivers. 18 2025년 7월. https://doi.org/10.1038/s44358-025-00065-6
