육류 식품 소비를 식물성 식재료 위주로 바꾸면 기후 위기 위험을 줄일 수 있다는 분석도 있다. 2020년 11월 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 실린 연구에서 영국 옥스퍼드대 등 국제 공동 연구진은 전 지구인이 현재 하루 122g 수준인 육류 섭취량을 3분의 1 수준으로 줄이면, 음식 관련 온실가스 배출량을 절반 이하로 줄일 수 있다고 분석했다. 육식을 줄여야 지구 평균기온을 산업화 이전보다 1.5~2℃ 상승하는 수준에서 유지하기 위한 ‘탄소 중립’ 목표에 도달할 수 있다.
│향까지 완벽히 고기와 닮은 배양육
대안육은 식물성 대체육만 있는 것은 아니다. 동물 세포를 배양해 고기 형태로 만든 배양육이 기존 육류와 가장 유사한 대체육으로 기대를 모은다. 배양육은 2013년 네덜란드 연구진에 의해 최초로 실험실에서 만들어졌다.
가축으로부터 살아있는 세포를 추출하는 과정이 시작이다. 세포를 패트리 접시 위에서 어느 정도 배양하고 나면 입체 구조로 키워야 한다. 그 후엔 세포가 자라기 위한 틀을 제작한 뒤 세포와 배양액을 함께 넣고 3차원 구조로 키운다. 배양액에는 세포 성장에 필요한 호르몬과 성장 인자 등이 담겨 있다. 약 한 달 동안 증식시키면 실제 고기처럼 두터운 배양육이 완성된다.
▲ 국내 스타트업인 ‘씨위드’는 해조류 기반 배양액을 통해 제조 비용을 대폭 줄인 새로운 배양육을 제작했다. 내년 하반기 제품 생산이 목표다. ⓒ씨위드
문제는 아직 비싸다는 점이다. 배양육 제조를 위한 배양액으로는 소 태아의 혈청(FBS)이 주성분으로 사용된다. 배양액은 배양육 생산비의 80% 이상을 차지하는데, 배양액 10리터의 가격은 12만 원에 달한다. 10리터의 배양액으로 만들 수 있는 고기는 1인분도 안 되는 150g 정도다. 대구경북과학기술원(DGIST) 창업 기업인 ‘씨위드(SEAWITH)’는 배양액을 소의 혈청이 아닌 해조류로 만드는 기술을 개발해 가격 절감을 노리고 있다.
씨위드 연구팀은 해조류의 일종인 ‘스피룰리나’로 배양액을 제작해 기존 배양액 대비 FBS 사용량을 70% 이상 줄였다. 바다에서 쉽게 얻을 수 있는 해조류로 윤리적인 문제도 어느 정도 해결하고, 배양액 가격도 100분의 1 수준으로 낮출 수 있게 된 것이다.
│해마다 살아남는 다년생 벼
다년생 벼 연구는 최고 권위의 국제학술지 ‘사이언스(Science)’가 선정한 2022년 최고의 과학성과 중 하나로 선정되기도 했다. 쌀, 밀, 옥수수와 같은 세계 주요 식량 작물은 한해살이 풀이라 매년 새로 심어야 한다. 많은 노동력을 필요로 하는 것은 물론, 토양 침식과 같은 환경 문제를 야기한다. 과학자들은 여러 해에 걸쳐 생존하며 곡물을 내놓는 다년생 곡물 개발을 위해 노력해왔지만, 생산성을 확보하는 데는 실패해왔다.
▲ 중국에서 다년생 쌀 품종 ‘PR23’을 시험 재배하고 있는 모습 ⓒYUNNAN UNIVERSITY
2022년 11월 중국 윈난대 연구진은 생산성이 우수한 다년생 쌀 품종 개발소식을 국제학술지 ‘네이처 지속가능성(Nature Sustainability)’에 보고했다. 다년생 쌀 23(PR23)이라고 명명한 이 품종은 생산성이 좋은 아시아 쌀 품종과 아프리카에서 자라는 다년생 야생 쌀을 교배하여 만들어졌다. 교배 후 수율과 품질을 개선하는 연구만 20년 이상 걸렸다. 마침내 윈난대 연구진은 2018년 중국 농민들에게 PR23을 보급했고, 수년에 걸친 대규모 실험 결과를 지난 11월 공개한 것이다.
PR23의 재배를 통해 각 재성장 주기에서 노동력은 58.1%, 투입 비용은 49.2%를 절약할 수 있는 것으로 나타났다. 이를 노동력 투입 일수로 환산하면 최대 77일을 절약할 수 있다. 농사에 들어가는 비용과 노동력을 절감하면서, 일반 쌀과 같은 양의 곡물을 수확하는 데 성공한 것이다. 하지만 5년째가 되자 수확량이 감소하여 다년생 벼를 다시 심어야 했다. 윈난대의 기술적 지원과 중국 정부의 적극적인 홍보에 힘입어 현재 1만 5,000헥타르 이상의 면적의 땅에서 PR23을 재배하고 있다.
│GMO를 넘어 GEO로
첨단 과학 연구와 만난 푸드테크는 또 다른 미래를 그린다. 바로 유전자 편집 기술을 이용한 새로운 푸드테크, 게놈편집생물(GEO, Genome Edited Organism)이다. 유전자변형생물(GMO)가 외부에서 유전자를 도입하여 생산하는 방식이라면, GEO는 생물이 원래 지니고 있는 유전자에 변이를 일으키는 식으로 제작한다. GMO가 자연에서 결코 일어날 수 없는 변화라면, GEO는 원리상 가능한 변화라는 점에서 인식이 더 긍정적이다.
GEO 작물은 2019년 처음 상용화됐다. 미국의 생명공학회사 ‘칼릭스트’는 2세대 유전자 편집 기술인 탈렌(Talen)을 이용해 올레산 함량을 높인 대두를 상업 재배하기 시작했다. 일본의 바이오기업 사나텍시드는 3세대 유전자 편집 기술인 ‘크리스퍼(CRISPR)’를 이용해 아미노산인 가바(GABA)의 함량을 4~5배 높인 토마토를 만들었다. 가바 고함량 토마토는 혈압조절과 숙면에 도움이 될 수 있다.
■ 참고문헌
Global food system emissions could preclude achieving the 1.5° and 2°C climate change targets, Science, 2020.11.06.
Global greenhouse gas emissions from animal-based foods are twice those of plant-based foods, Nature Food, 2021.09.13.
Sustained productivity and agronomic potential of perennial rice, Nature Sustainability, 2022.11.07.
2022 BREAKTHROUGH OF THE YEAR, Science, 2022.12.15.
글 : 권예슬 과학문화칼럼니스트
