복제 기술로 멸종동물을 살린다? 인간 '장기 백'까지 가능한 최신 과학

① 수컷 생쥐를 암컷으로? CRISPR의 놀라운 실험

일본 야마나시대학교의 연구팀이 최근 아주 흥미로운 실험 결과를 발표했습니다. 바로 CRISPR 유전자가위를 이용해 수컷 생쥐의 Y 염색체(수컷을 만드는 설계도)를 잘라낸 것입니다.

결과는 놀라웠습니다. Y 염색체만 빼면, 유전적으로 수컷과 똑같은 암컷 생쥐가 태어난 것입니다. 연구를 이끈 타카시 이시우치 박사는 "약간 공상과학 같은 느낌이 들었다"고 말했습니다.

왜 이런 실험을 할까요? 어떤 종(種)이 지구상에 몇 마리밖에 안 남았을 때, 암컷만 살아남았다면 새로운 개체를 만들 수가 없습니다. 이 기술은 이런 위기종을 살릴 새로운 길을 열어줍니다.

• CRISPR 유전자가위: DNA의 특정 위치를 정밀하게 잘라 편집하는 기술. 2020년 노벨화학상을 받은 가장 강력한 유전자 편집 도구입니다.
• Y 염색체: 성별을 결정하는 염색체. 이 염색체 위의 SRY 유전자가 수컷을 만듭니다.

② 복제 기술의 역사 — 양 '돌리' 이야기

복제 이야기를 빼면 안 되는 동물이 있습니다. 바로 1996년에 태어난 양 '돌리'입니다. 돌리는 성체 세포(젖샘 세포)에서 복제된 세계 최초의 포유류입니다.

복제 과정을 쉽게 설명하면 이렇습니다.

1. 복제할 양 A의 젖샘 세포에서 핵(DNA 꾸러미)을 꺼냅니다.
2. 다른 양 B의 난자(알)에서 미리 핵을 제거합니다.
3. A의 핵을 B의 난자에 이식합니다.
4. 이 대리모(임신 대용 엄마)에게 배아를 이식해 출산시킵니다.

결과적으로 태어난 양은 A와 유전적으로 100% 동일한 복제본입니다. 이 기술 덕분에 과학자들은 가축의 优良한 형질만 골라 똑같이 복제할 수 있게 됐습니다.

③ 반려동물도 복제할 수 있다고요?

네, 이미 상업적으로 하고 있습니다. 미국에는 반려동물의 세포를 채취해 수만 달러(한화 약 수천만 원)를 받으면 똑같은 복제 강아지·고양이를 만들어 주는 회사가 있습니다.

실제로 가수 바브라 스트라이샌드와 미식축구 스타 톰 브래디도 사랑하던 반려동물의 복제 서비스를 이용한 것으로 유명합니다.

하지만 아무도 쉬지 않고 비판합니다. 생명윤리학자 제시카 피어스는 개 복제를 두고 이렇게 말했습니다.

"그것은 개 하층계급의 착취다."

왜냐하면 복제 과정에는 많은 대리모 동물(주로 가축)이 필요하고, 대리모들은 종종 한 번 쓰이고 버려지기 때문입니다. 꼭 필요한 의학적 이유도, 환경적 이유도 없이 단지 소유자의 감정만으로 수십 마리의 동물이 고통받는다는 비판이 제기됩니다.

④ 냉동 동물원으로 멸종 위기종을 살린다

여기서부터는 이야기가 좀 더 희망적으로 바뀝니다. 복제가 종 보존에 기여할 수 있는 영역입니다.

전 세계의 동물원들은 수십 년 동안 멸종 위기에 처한 동물의 세포, 조직, 정자, 배아를 액체질소(-196℃)에서 보관해 왔습니다. 이것을 냉동 동물원(frozen zoo) 또는 동결 보존(cryopreservation) 시설이라고 부릅니다.

대표 사례: 샌디에이고 동물원의 냉동 동물원

이곳에는 현재 1,300종 이상의 동·식물 세포가 보관되어 있습니다. 그중 일부는 수십 년 전에 채취된 것이죠. 시간이 지나서도 세포가 살아 있다니, 신기하지 않나요?

이런 저장된 세포 덕분에 과학자들은 이미 멸종 직전 단계의 동물을 되살리는 데 성공했습니다.

• 검은발족 페럿: 미국 멸종 위기에 처했던 아메리카 아픈 족제비과 동물. 냉동 보존된 세포로 복제 개체 탄생.
• 프셰발스키 말(몽골 야생말): 세계에서 유일하게 가축화되지 않고 야생으로 살아남은 말. 복제로 개체 수 회복 중.

⑤ 두 번 멸종된 동물, 피레네 산염소

냉동 보존된 세포가 실제로 멸종된 동물을 되살리는 데 쓰인 첫 사례가 있습니다. 바로 스페인의 피레네 산염소(Pyrenean ibex)입니다.

2009년, 스페인 연구팀은 10년 전 냉동 보존된 피레네 산염소의 피부 세포를 가지고 복제를 시도했습니다.

1. 가축 산양의 난자로 총 439개의 배아를 만들었습니다.
2. 대리모에게 이식해 임신을 시도했습니다.
3. 단 한 마리의 암컷만 살아서 태어났습니다.
4. 그러나 그 염소는 태어난 지 몇 분 만에 폐 결함으로 죽고 말았습니다.

안타깝지만 이 짧은 순간이 역사적이었던 이유, 바로 멸종된 동물이 다시 태어난 첫 사례이기 때문입니다. 비록 곧 숨졌지만, 이 피레네 산염소는 인류가 아는 한 두 번 멸종된 유일한 동물이라는 불명예를 안게 됐습니다.

⑥ 매머드와 태즈메이니아 호랑이는 되살아날 수 있을까?

최근 가장 유명한 프로젝트는 미국 생명공학 스타트업 콜로설 바이오사이언시즈(Colossal Biosciences)가 진행하는 디-익스팅션(de-extinction, 탈멸종)입니다. 회사는 다음 두 종을 되살리려 합니다.

🦣 매머드 (Woolly mammoth)

약 4천 년 전까지 시베리아 등 북극에 살던 거대 코끼리 사촌. 영화 아이스에이지의 맨디가 바로 매머드입니다. 콜로설 사는 매머드의 유전물질을 현대 코끼리 유전체에 편집해 넣는 방식으로 부활을 시도하고 있습니다.

🐺 태즈메이니아 호랑이 (Thylacine)

1936년 마지막 개체가 죽으면서 공식적으로 멸종한 호주 유대류. 호주 대학·연구기관과 협력해 태즈메이니아 섬에 다시 풀어놓겠다는 야심 찬 계획을 진행 중입니다.

⑦ 인간 복제와 '뇌 없는 복제체' — 가능할까, 윤리적으로 괜찮을까?

기술적으로 인간을 복제하는 것도 불가능하지는 않습니다. 우리가 아는 한 아직 아무도 시도하지 않았지만, 한 생명공학 스타트업 창업자가 더 충격적인 아이디어를 꺼낸 적이 있습니다. 바로 "뇌 없는 복제체(brainless clones)"라는 개념입니다.

이것은 의식이 없고 사고 능력도 없는 인간 복제체를 만들어, 미래에 자신의 심장·간·신장 등을 기증받기 위한 "인간 장기 백(sack)"으로 쓰겠다는 발상입니다.

현실적으로 현재 과학 수준에서 뇌가 없는 인간을 만드는 것은 거의 불가능에 가깝고, 설령 가능하다 해도 윤리적으로 상상할 수 없는 영역입니다. 대부분의 과학자와 생명윤리학자들은 이 아이디어에 강력히 반대합니다.

기술이 할 수 있다는 것과, 기술이 해야 한다는 것은 전혀 다른 문제입니다.

복제 기술은 지난 수십 년 동안 엄청난 발전을 이뤘고, 다가오는 수십 년은 더 큰 도약을 예고합니다. 하지만 그것이 어디까지 멋진 과학이고 어디서부터 소름 끼치는 윤리가 되는지, 사회 전체가 함께 고민해야 할 시점입니다.

⑧ 자주 묻는 질문 (Q&A)

Q1. 복제(클로닝)는 정확히 무엇인가요?

세포나 생물의 유전 정보를 똑같이 복사해, 유전형질이 동일한 새로운 개체를 만드는 기술입니다. 양 '돌리'가 가장 유명한 사례입니다.

Q2. CRISPR 유전자가위는 무엇인가요?

DNA의 원하는 위치를 정밀하게 잘라 편집할 수 있는 도구입니다. 2020년 노벨화학상을 받은 기술로, 이번 연구에서도 Y 염색체를 자르는 데 사용됐습니다.

Q3. 냉동 동물원에는 어떤 것들이 저장되나요?

멸종 위기 또는 이미 멸종된 동물의 세포, 조직, 정자, 배아 등을 액체질소(-196℃)에 보관합니다. 샌디에이고 동물원만 1,300종 이상의 세포를 보관 중입니다.

Q4. 매머드를 정말로 되살릴 수 있나요?

콜로설 바이오사이언시즈 같은 회사들이 유전자 편집을 통해 시도하고 있지만, 아직 풀밭을 걷는 완전한 매머드를 만들지는 못했습니다. 가까운 미래에 부분적 복원 가능성이 제기되고 있습니다.

Q5. 인간 복제는 합법인가요?

전 세계 대부분의 국가에서 인간 복제는 법적으로 금지되거나 강력한 규제를 받습니다. 기술적 가능성과 별개로 윤리적으로도 부정적 합의가 형성되어 있습니다.