유전자 편집이 생물 다양성을 보존하는 방법

멸종으로부터 종을 구하다

서식지 파괴, 과도한 사냥, 그리고 기타 생태적 피해로 인해 많은 종이 멸종 위기에 처하거나 거의 멸종 직전까지 내몰렸습니다. 이는 인류가 지구 생태계를 지배하는 새로운 지질 시대인 소위 "인류세(Anthropocene)"의 고유한 특성입니다.

자연보호구역, 사냥감 보호, 동물원에서의 번식과 같은 전통적인 보존 전략은 많은 종을 멸종 위기에서 구하는 데 도움이 되었습니다.

그러나 이러한 전략은 대개 이전의 자연 개체군에 비해 제한된 개별 동물이나 식물만을 대상으로 하여, 전체적인 개념으로서 종을 보존하는 데 초점을 맞춥니다.

이는 실제로 종을 살릴 수 있지만, 여전히 유전적 다양성의 막대한 손실을 초래합니다. 또한, 기후 변화, 서식지 파괴, 병원균과 같은 미래의 위협에 더 취약해질 수 있습니다.

새롭게 떠오르는 대안은 게놈 편집 기술로, 단 하나의 유전자가 아니라 개체의 유전적 다양성을 광범위하게 변형합니다. 이는 준멸종 사건으로 유전자 풀이 병목 현상을 겪은 개체군의 유전적 다양성을 회복하는 데 도움이 될 수 있습니다.

East Anglia 대학, Copenhagen 대학, Kent 대학, Mauritian Wildlife Foundation, Durrell Wildlife Conservation Trust 및 Colossal Foundation & Colossal Biosciences의 연구원들은 Nature Reviews Biodiversity에 게재한 논문에서 이 기술의 윤리적, 사회적, 경제적 고려 사항을 논의했습니다.¹, 제목 아래 '생물다양성 보존 및 복원을 위한 게놈 공학".

유전적 병목 현상

식물과 동물 개체군은 종으로 구분되는데, 일반적으로 종은 서로 교배할 수 없다고 정의합니다.

그러나 한 종의 유전학은 동질적인 덩어리가 아니며, 미묘한 유전적 변이가 많아 종 내에서 행동, 외모, 능력, 다양한 스트레스에 대한 내성, 질병 저항력 등에서 차이가 발생합니다.

종을 형성하는 개체 중 다수가 죽거나 번식에 실패하면, 이 개체들이 유전적 다양성을 가지고 있으면서 그 중 일부 유전적 다양성이 상실될 수 있습니다.

생태학자들이 유전적 병목 현상이라고 부르는 현상이 발생하여 많은 특성이 사라지고 해당 종의 생존 개체에는 더 이상 존재하지 않게 됩니다.

출처: 내추럴리스 히스토리아

이는 유전적 다양성 감소뿐만 아니라 유해한 돌연변이의 증가, 즉 유전체 침식(genomic erosion)이라는 현상을 초래할 수 있습니다. 유전체 침식이 너무 심하면 환경이나 가용 자원과 관계없이 종의 멸종으로 이어질 수 있습니다.

덜 극단적인 경우, 살아남은 종은 유전적으로 손상된 상태로 남을 수 있으며, 새로운 질병이나 기후 변화와 같은 미래의 위협에 대한 회복력이 떨어질 수 있습니다.

이러한 손실된 유전자는 현재 살아있는 개체에서는 없지만 역사적 표본, 바이오뱅크 및 관련 종에는 여전히 존재할 수 있습니다.

사례 연구: 분홍 비둘기의 유전적 침식

멸종 위기에서 되살아난 종의 예로는 인도양 모리셔스 섬에 서식하는 모리셔스 분홍비둘기가 있습니다. 10마리만 살아남았지만, 사육 상태에서 번식하고 자연 서식지로 돌려보내면서 개체 수가 600마리로 증가했습니다.

출처: 유전 공학 및 생명 공학 뉴스

이 비둘기들의 유전학에 대한 유전학적 연구 결과, 유전체 침식으로 인해 향후 50~100년 안에 멸종될 가능성이 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이전에는 사육 중이거나 야생에 다른 개체가 없었기 때문에 이 종을 보존하려는 노력은 결국 무산되었을 것입니다.

따라서 분홍비둘기뿐만 아니라 다른 많은 멸종 위기 종을 위한 새로운 해결책이 필요합니다.

"멸종위기에 처한 종의 장기적인 생존을 보장하기 위해서는 전통적인 보존 접근 방식과 더불어 새로운 기술 발전을 수용하는 것이 필수적이라고 우리는 주장합니다."

반 오스터하우트 교수 - 이스트 앵글리아 대학교

잃어버린 유전자를 찾아서

DNA의 중요성이 과학계에서 더 잘 이해되면서, 특히 지난 수십 년 동안 멸종되었거나 멸종 위기에 처한 종에 대한 많은 생물학적 자료가 박물관과 생물학 데이터베이스에서 보존되었습니다.

즉, 이러한 유전적 다양성을 지닌 개인이 수십 년 또는 수백 년 전에 사망했더라도 그들의 유전적 유산은 이러한 유전자를 상실하게 한 바로 그 인간의 손에 여전히 남아 있다는 것을 의미합니다.

출처: 스티븐 터너

게놈 분석과 유전자 편집이 날이 갈수록 쉬워지면서, 멸종 위기에 처한 종의 유전자 풀에 이러한 중요한 유전자를 다시 넣는 것이 점점 더 매력적으로 다가오고 있습니다.

우리는 지구 역사상 가장 빠른 환경 변화에 직면해 있으며, 많은 종들이 적응하고 생존하는 데 필요한 유전적 변이를 잃었습니다. 유전자 공학은 이러한 변이를 복원할 수 있는 방법을 제공합니다.

반 오스터하우트 교수 - 이스트 앵글리아 대학교

연구 그룹은 이 기술의 세 가지 주요 응용 분야를 설명했습니다.

1. 손실된 유전적 변이 복원이는 유전자 편집을 통해 과거 표본에는 존재했지만 현재 생존하는 인구에는 없는 유전자를 다시 가져오는 방식으로 이루어질 수 있습니다.
2. 적응력 향상내열성이나 병원균 저항성과 같은 형질과 관련된 것으로 알려진 유전자는 특히 야생에서 종의 생존율과 환경 적응 능력을 향상시키는 데 우선순위가 부여될 수 있습니다.
3. 유해 돌연변이 감소생존 개체군에서 유해한 돌연변이를 표적적으로 제거하면 장기적으로 생존율, 전반적인 건강, 그리고 번식률을 높일 수 있습니다. 이는 나중에 자연 서식지로 다시 유입될 개체들에게 특히 중요할 수 있습니다.

게놈 공학의 위험

첫 번째 위험은 기술이 의도한 대로 작동하지 않을 수 있다는 것입니다. 특히, 표적을 벗어난 유전자 변형은 더욱 유해한 돌연변이를 유발할 수 있습니다.

변형된 개체의 번식을 요인화하는 데 지나치게 집중하여 재도입된 유전자와 특성을 퍼뜨리면 의도치 않게 유전적 다양성이 더욱 감소할 수 있습니다.

최근 들어, 재도입된 유전자의 예상치 못한 발현이나 효과, 특히 손실된 유전자의 일부만 재도입할 경우, 원래 해당 종에 존재하지 않았던 원치 않는 새로운 형질이 나타날 수 있습니다. 이는 멸종 위기종의 생존 능력을 더욱 저하시키거나, 더 넓은 생태계에 도입될 경우 생태적 피해를 초래할 수 있습니다.

이러한 모든 이유로 과학자들은 게놈 엔지니어링 프로젝트의 진화적, 생태적 영향에 대한 단계적 소규모 시험과 엄격한 장기 모니터링을 권장합니다.

또 다른 위험은 유전적 개입이 서식지 복원 및 전통적인 보존 활동을 대체하는 것이 아니라 보완하는 것에 불과하다는 점에서 "기술 우선"이라는 사고방식을 보존에 적용하는 것입니다.

"게놈 편집은 종 보호를 대체하는 것이 아니며 결코 마법 같은 해결책이 될 수 없습니다. 종 보호를 지침 원칙으로 삼고 광범위하고 통합적인 접근 방식의 일환으로 기존 보존 전략과 함께 게놈 편집의 역할을 신중하게 평가해야 합니다."

글로브 연구소의 에르난 모랄레스 부교수.

"De-Extinction"과의 시너지

유전체 공학이 병목 현상을 겪은 개체군에 새로운 유전자를 도입할 수 있는 것처럼, 완전히 멸종된 종을 다시 도입할 가능성도 있습니다. 이를 "멸종 복원(de-extinction)"이라고 합니다.

이 아이디어를 강력히 지지하는 회사는 Colossal입니다. 특히 최근에 끔찍한 늑대의 부분적 재현으로 뉴스에서 큰 화제를 모았습니다..

이 회사의 다음 단계는 털매머드를 재창조하는 것입니다.

"매머드의 유전자를 코끼리의 유전자에 삽입할 수 있게 해주는 동일한 기술적 발전이 멸종 위기에 처한 종을 구출하는 데 활용될 수 있습니다.

오늘날 수천 종의 종이 직면한 멸종 위험을 줄이는 것은 우리의 책임입니다."

콜로살 바이오사이언스의 최고 과학 책임자, 베스 샤피로 박사.

멸종 복구는 일반적으로 멸종된 종의 배아를 만들고 이를 관련 종에게 넘겨 임신시키는 것을 포함합니다. 이러한 종간 대리모는 현재 흰코뿔소를 구하기 위해 이미 사용되고 있습니다..

잠재적으로 동일한 방법을 게놈 공학과 함께 멸종 위기에 처한 종에도 적용하면, 보호받는 자연 개체와 더불어 유전적 다양성이 더 높은 개체군을 거의 "대량 생산"할 수 있는 능력을 얻을 수 있습니다.

전반적으로, 이 아이디어는 합성생물학이 보존 노력에 미칠 수 있는 더 광범위한 영향의 일부입니다.

출처: 아이사이언스

바이오테크 부문에 투자

은행 나무: 보존 유전체학 분야의 선두주자

이 회사는 특정 응용 분야를 위한 주문형 유기체를 생산하고 있습니다. 많은 연구 프로그램과 파트너십을 통해 응용 분야를 광범위하게 다양화했습니다.

• 카나비노이드
• mRNA 백신 생산 및 핵산 의약품
• 식품 단백질
• 생물학적 비료 생산 바이엘과 제휴
• 장 질환을 위한 프로그래밍 가능한 미생물
• 미세플라스틱 생물학적 정화
• 생물 보안 및 병원균 탐지
• 폐기물 및 오염물질 재활용

개발 과정에 대한 선불금을 먼저 받고 완제품에 대한 로열티를 통해 수익을 창출합니다.

이 회사는 새로운 유기체를 설계하고 새로운 동물과 식물을 위한 기술을 개발하는 혁신의 최전선에 서 있습니다.

이를 통해 보존 노력에 기여하고 멸종 위기에 처한 종, 특히 대형 동물뿐만 아니라 식물, 심지어 미생물군까지 증식하는 새로운 방법을 개발할 수 있는 강력한 입지를 확보하게 됩니다. 또한 공공 프로그램 및 민간 환경 NGO가 이러한 전략을 실행하는 데 있어 핵심적인 파트너가 될 수 있습니다.

(우리는 이 회사에 대해 더 자세히 다루었습니다. 회사의 역사, 독특한 기술, 비즈니스 모델을 설명하는 전담 보고서.)

최신 Ginkgo Bioworks(DNA) 주식 뉴스 및 개발

참고 연구

^{1. Van Oosterhout, C., Supple, MA, Morales, HE et al.  생물다양성 보존 및 복원을 위한 게놈 공학. 자연과학 및 생물다양성 협회. 18 7 월 2025. https://doi.org/10.1038/s44358-025-00065-6}