식물 유전자 변형에 대해서 알려주세요

귀하가 언급한 유전자 변형은 ① 한 생물의 DNA의 일부를 분리하고, 그 자리에 원하는 기능을 가진 다른 생물의 DNA 조직을 연결하여 재조합시킴으로써 새로운 DNA를 만들어 내는 기술

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② 유전자의 합성이나 분해에 관여하는 효소가 밝혀짐으로써 서로 다른 두 종류의 유전자를 분리해서 재조합한 후 다른 세포에 집어넣어 새로운 유전자 조합을 가진 생물체를 대량으로 생산할 수 있게 되었음

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③ 유전자 재조합에 관여하는 효소에는 제한 효소와DNA 결합 효소가 있음. 이들 효소를 이용하여 DNA를 끊거나 이어줄 수 있는데, 이렇게 만든 잡종 DNA를 재조합 DNA라고 하며, 이 잡종 DNA를 다루는 것을 유전자 조작이라고 함

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기술 방법 및특징

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1. 방법

플라스미드 분리(원심 분리) → 플라스미드 잘라 내기(제한 효소) → 목적 유전자 얻기(분리, 인공 합성) → 플라스미드와 목적 유전자 결합(DNA 결합 효소) → 숙주 세포에 처리 → 숙주 세포 배양

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2. 특징

DNA 전체를 융합하거나 조작하는 것이 아니라, 필요한 한두 개의 유전자만 골라서 재조합하는 것이므로, 종이 다른 생물체의 유전자끼리도 조합할 수 있음

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3. 유전자 변형 생물이 갖는 장단점

GMO(Genetically Modified Organism), 흔히 유전자 변형 생물은 기존의 생물체 속에 다른 생물체의 유전자를 끼워 넣음으로서 기존의 생물체에 존재하지 않은 새로운 성질을 갖도록 한 생물체이다. GMO의 생산 목적은 그 작물이나 생물의 생산성과 질을 높이기 위함이다. LMO는 Living Modified Organism의 약자로 생존하고 번식이 가능한 GMO를 뜻하는 단어로, 생물 다양성 협약과 바이오 안전성의 정서 등과 같은 국제협약에서 주로 사용한다고 합니다. 이해하기 쉽게 옥수수를 예시로 들면, 유전자변형을 했고 심으면 자라고 번식을 하는 옥수수 낱알은 LMO이고, 이 옥수수를 가공하여 가루로 만들면 생식과 번식이 불가능하므로 GMO입니다. 이러한 GMO는 여러 분야에 사용됩니다.

우선 첫번째로 유전자 변형 기술은 작물에 많이 사용됩니다. 이들을 흔히 GM 작물이라고 부릅니다. GM 작물은 주로 기존 식물에게 해충저항성 유전자나, 제초제내성 유전자를 주입하여 발현시킵니다. 이러한 변형을 하는 목적은 생산성 증진을 위함이고 이는 많은 이득을 부릅니다. 우선 생산량이 증가하면 전 세계적인 문제 중 하나인 식량난을 극복할 수 있는 효과적인 대안입니다. 기하급수적으로 늘어난 인구수에 비해 그렇게 증가하지 못하는 작물량은 식량난을 불러일으켰는데 GM 작물들을 사용하면 생산량을 극대화시킬 수 있어서 식량난에 대안 매우 효과적인 대안입니다. 또한 이러한 GM 작물은 해충과 제초제에 대한 저항성을 가지도록 변형되었기 때문에 해충을 잡는데 필요한 농약 사용이 감소하고 이는 환경오염문제에 대한 해결책이 될 수도 있습니다. 또한 제초제 내성으로 잡초관리가 수월해져서 안건비가 줄어들며 농가의 전체적인 수익을 극대화시킬 수 있습니다. 또한 GM 작물은 단위 토지에 대한 생산 효율을 증가시켜서 산림이나 밀림을 농지로 개간하는 현상들도 예방이 가능하다는 추세입니다. 마지막으로, 부족한 영양분을 유전자 변형으로 보충할 수 있어서 인류 건강 증진에도 기여할 수 있습니다. 대표적인 예시로는 황금쌀이 존재합니다. 황금쌀은 비타민 A가 부족한 쌀에 비타민 A가 풍부할 수 있도록 유전자를 변형해서 영양이 부족한 가난한 사람들에게 많은 도움을 줬습니다.

그 다음으로는 의약분야에사의 활용으로, 대표적인 예시로는 대장균(E.Coli)가 있습니다. 1982년 유전자 변형을 한 대장균을 이용하여 인슐린 생산을 성공하게 됩니다. 이러한 유전자 변형 대장균은 당뇨병 환자들에게 큰 희망이 되었습니다. 현재까지도 다양한 의약품 생산에 GM 미생물들이 사용되고 있습니다. GM 작물이나 GM 동물들로부터 의약품이나 각종 치료제와 같은 치료물질을 생산할 수 있습니다. GM 산양에서 생산하는 항혈액응고제, 고셔병 치료제를 생산하는 GM 당근등이 대표적입니다. 또한 의약품을 만드는 목적이 아니더라도 전염병을 막기 위해 GMO를 이용하기도 합니다. 2016년에 유행했던 전염병들 중에는 자카바이러스를 예시로 들 수 있습니다. 자카바이러스는 이집트숲모기를 통해 전파가 되는데, 이 모기들을 유전자 변형하여 유충이 성충이 되는 것을 막아서 모기의 개체군을 감소시켜서 전염병을 조금이나마 막을 수 있었습니다.

그 다음은 산업과 에너지 생산에서의 이용입니다. 기존의 석유화학제품(플라스틱 수지. 화석 연료). 등을 대체할 목적으로 GMO에서 유래한 새로운 물질들을 사용하기 합니다. 우리 주위에 수많이 존재하는 플라스틱 제품들은 대부분 석유와 같은 화석연료에서 유래되는데, 계속된 생산은 자원 고갈이라는 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 문제들의 해결방안으로 GMO에서 유래되는 물질들이 주목 받고 있습니다. 또한 플라스틱 제품은 자연에서 분해되지 않아서 재활용이 환경오염을 막을 수 있는 유일한 해답이었으나, 생문해성 플라스틱이나 이를 분해할 수 있는 유전자 변형 미생물들 또한 연구 되는 중이라고 합니다. 더 나아가서 환경호르몬 등 인체에 유해한 물질을 함유한 잉크나 접착제와 같은 물질들도 바이오 물질로 대체되는 중입니다. 이에 대한 예시로는 콩기름으로 만든 잉크가 있습니다. 콩기름 잉크는 기존의 잉크에서 발생되는 휘발성 유기화합물의 발생을 줄일 수 있다고 합니다. 바이오연료나 바이오 물질들의 생산 효율을 높이는데 유전자 변형 기술은 상당히 중요하다고 합니다. GMO를 통해 자원 절감과 지속적인 개발, 환경 보전을 할 수 있다고 기대됩니다.

마지막으로 환경 문제 해결의 방안으로 주목됩니다. 엎에서 말했듯이 GM 작물들은 농약의 양을 절감시키고 농지로 개간되는 땅의 양을 줄일 수 있습니다. 그 외에도 분해가 잘 되지 않는 물질들을 분해, 흡수하는 미생물들은 환경 문제의 핵심적인 해결방안으로 떠오르고 있습니다.

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이러한 GMO는 장점만 갖는 것이 아닙니다.

우선 예상하고 기대했던 것과 달리 다른 환경문제들을 일으킬 수 있습니다. 우선 제초제에 내성을 갖는 수퍼잡초와 해충저항성을 갖는 해충이 출현할 수 있습니다. 이러한 잡초와 해충의 등장은 GM 작물들의 장점을 없애며, 더욱더 많은 변형을 요구합니다. 그렇게 되면 효율성이 감소하며 생태 환경 파괴를 야기할 수 있으며 더 나아가서 그런 제초제와 해충을 제거할 방법이 없게 될 수도 있습니다. 그 외에도 다른 생물들에게 피해를 줄 수 있습니다. GM 작물들은 박멸 목적이 아니었던 다른 곤충들을 감소시킬 수 있으며, 토종 품종이 손실되는 등 생태계 교란이 발생할 수도 있습니다.

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그 외에도 가장 큰 문제로 주목되는 것은 인체안정성 문제입니다. GMO의 인체 안정성에 대한 우려는 항상 존재했으며 그에 대한 실험과 연구도 수없이 많이 진행되었습니다. 첫번째 사례는 1989년 일본 기업 쇼와덴코에서 제작한 유전자 재조합 박테리아를 이용한 트립토판을 섭취한 북미 일부 사람들이 호산구근육통증후군에 걸려 37명이 사망, 1500여명이 잠재적 위험에 놓인 사례입니다. 두번째 사례는 1998넌 스코들랜드 작물 시헙장 로웻 연구소와 두햄 생물학 대학이 3년간 진행한 동물실험 결과입니다. 이들은 아레포드 푸스타이 박사의 지휘 아래 GMO 감자를 쥐에 먹이는 실험을 진행하였고, 그 결과로 느린 두뇌발달, 작아진 간과 고환, 그리고 더 높은 암 발생률이라는 충격적인 결과가 나왔다고 합니다. 이와 비슷한 실험 결과로, 프랑스 캉 대학의 연구진이 발표한 연구 결과에 따르면 GM 작물을 먹은 쥐는 안 먹은 쥐에 비해 유선 종양과 간, 신장 손상 사례가 크게 늘어났다고 밝혔습니다.

그 외에도 GM 작물들이 심어진 농밭을 피하는 기러기들이나 꿀벌의 감소등 GMO의 부작용과 부정적인 영향에 대한 사례가 계속해서 나오고 있습니다.

비록 공식적인 발표내용에 의하면 GMO는 인체에 해가 되지 않고 상당히 많은 이득을 가져옵니다. 하지만 언제나 조심하는 것이 좋을 것 같습니다.

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