가축이나 곡물 없이 전기로 단백질과 비타민 만든다 [고든 정의 TECH+]

전 세계 육지의 상당 부분이 80억 명이 넘는 인류에게 공급할 식량을 생산하는 데 사용되고 있습니다. 전 세계 평균 농지 면적은 국토의 약 40%로 산지나 사막, 툰드라처럼 경작이 불가능하거나 어려운 지역을 제외하면 작물 재배에 적합한 지역 중 상당수가 사람이나 가축이 먹을 농산물을 재배하는 데 쓰이고 있습니다.

물론 이는 늘어나는 인구와 갈수록 높아지는 생활 수준을 생각하면 어쩔 수 없는 일이지만, 지속적으로 늘어나는 수요를 감당할 수 있을지 의문이 커지고 있습니다. 경작지를 늘리고 더 많은 농약과 비료를 투입해 생산량을 늘릴 수 있긴 하지만, 최근 빈번해진 기상 이변과 꾸준히 늘어나는 식량 수요는 식량 공급의 불안정성을 높이고 있습니다.

여기에 더해 막대한 농약과 비료, 그리고 기계를 동원하는 현대 농업의 지속 가능성에 대해서도 우려하는 목소리가 있습니다. 가축을 사육하지 않고도 직접 세포를 배양하는 배양육이나 혹은 아예 무생물적 방법으로 에너지를 얻어 영양소를 만드는 기술을 개발하는 배경입니다.

독일 튀빙겐 대학 라구스 안제넌트가 이끄는 연구팀은 식물과 이 식물이 만드는 씨앗이나 열매에 의존하지 않고 더 직접적인 방식으로 단백질과 비타민을 얻는 기술을 연구했습니다. 연구팀이 주목한 것은 광합성이 아니라 다른 방법으로 에너지를 얻고 부산물을 생산하는 박테리아입니다.

써모안에어로박터 키부이(Thermoanaerobacter kivui) 수소와 이산화탄소를 이용해 에너지를 얻고 부산물로 아세테이트를 내놓습니다. 물론 이 아세테이트를 곡물이나 고기 대신 식량으로 먹을 순 없기 때문에 연구팀은 두 번째 단계를 연구했습니다. 이번에 채택한 것은 빵 효모로 알려진 사카로마이세스(Saccharomyces cerevisiae) 효모입니다.

빵 효모는 보통 빵이나 맥주 등을 발효시키는 데 쓰입니다. 이 효모의 또 다른 특징은 설탕이나 전분 대신 아세테이트도 에너지원으로 이용할 수 있다는 것입니다. 연구팀은 아세테이트만 준 상태에서도 빵 효모가 단백질과 기타 유용한 영양소를 합성할 수 있는지 테스트했습니다. 그 결과 빵 효모가 아세테이트만 먹고도 단백질과 엽산(비타민 B9)을 충분히 생산할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 빵 효모 85g 정도면 하루 필요한 단백질의 61%를 공급할 수 있고 6g만 있어도 하루 엽산 섭취량을 충족할 수 있습니다.

이산화탄소는 공기중에서 쉽게 구할 수 있고 최근에는 분리포획 기술이 발전해 발전소나 공장에서도 공급받을 수 있습니다. 수소의 경우 사실 현재는 대부분 천연가스 같은 화석 연료에서 얻지만, 앞으로 태양광이나 풍력 같은 신재생에너지에서 얻는 그린 수소가 대세가 되면 지속 가능성에 대한 우려를 덜 수 있습니다.

물론 우리는 음식으로 영양소를 섭취하는 것이지 단백질이나 비타민만 먹는 건 아닙니다. 그리고 상업적으로 저렴한 가격에 대량 생산할 수 있을지도 아직 장담할 수 없습니다. 하지만 지속 가능한 미래를 생각하면 가축이나 작물 대신 미생물을 이용한 식량 생산도 고민해볼 수 있는 대안입니다. 다른 한편으로 앞으로 인류가 우주로 진출했을 때 재배하기 어려운 식물이나 기르기 힘든 가축 대신 미생물과 전기를 이용해 식량을 생산하는 방법이 좋은 대안이 될 수 있습니다. 앞으로 연구 결과가 기대되는 또 다른 이유입니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com