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한여름 밤,창문 틈으로 들어온 모기 한마리가 방안을 맴돈다.불을 끄고 잠자리에 들려는 순간 귓가에서 들려오는 특유의 윙윙거리는 소리는 공포와 불쾌감을 동시에 자극한다.손으로 잡으려 해도 좀처럼 잡히지 않고,겨우 잠이 들 무렵이면 다시 얼굴 주변을 맴돈다.
우리는 오랫동안 이 작은 곤충과 전쟁을 벌여왔다.살충제를 뿌리고,모기장을 설치하고,바카라 검증물웅덩이를 없애며,더 강력한 화학물질을 개발해왔다.그러나 21세기에 들어서면서 연구자들은 전혀 다른 방향을 바라보기 시작했다.
“모기를 힘들게 죽이는 대신 아예 태어나지 못하게 하면 어떨까?”
이 질문은 얼핏 화려한 수사에 기대는 허황한 생각처럼 보이지만,생명과학 기술을 응용해 만들어낸 실현 가능한 혁신적인 아이디어였다.그리고 지금 여러 나라에서는 실제로 수백만마리의 모기를 의도적으로 자연에 풀어놓고 있다.얼핏 들으면 이해하기 어려운 이야기다.모기를 줄이기 위해 더 많은 모기를 방사한다니 말이다.그러나 이 모기들은 특별한 특징이 있다.바로 자손을 남길 수 없는‘불임 수컷’이다.
모기는 놀라울 정도로 성공적인 생명체다.현재 알려진 모기 종은 3600종 이상이며,남극 대륙을 제외한 거의 모든 지역에 서식한다.이들의 성공 비결은‘뛰어난 번식 능력’이다.
암컷 모기 한마리는 한 번 산란할 때 수십개에서 수백개의 알을 낳는다.적절한 온도와 습도가 유지되면 알은 며칠 만에 유충이 되고,다시 번데기와 성충 단계를 거쳐 새로운 세대를 형성한다.일부 종은 불과 몇주 만에 새로운 세대를 만들어낼 수 있다.
과학자들은 오랫동안 성충을 죽이는 데 집중해왔다.하지만 개체군 생태학 연구가 발전하면서 한 가지 사실이 분명해졌다.성충 몇마리를 죽이는 것보다 번식을 차단하는 것이 훨씬 효과적일 수 있다는 점이다.
만약 야생 암컷 대부분이 불임 수컷과 교미하게 된다면 어떨까?암컷은 평소와 다름없이 알을 낳을 것이다.하지만 그 알은 결코 새로운 모기로 성장하지 못한다.겉으로 보기에는 아무 일도 일어나지 않은 것처럼 보이지만 실제로는 다음 세대 전체가 사라지는 것이다.이러한 현상이 반복되면 개체수는 기하급수적으로 감소한다.이 아이디어는 놀랍도록 우아하다.자연의 생태계를 크게 흔들지 않으면서 특정 종만 선택적으로 줄일 수 있기 때문이다.
그렇다면 모기 수컷을 어떻게 불임으로 만들 수 있을까?연구자들이 불임 수컷 모기를 만드는 가장 오래된 방법은‘방사선 조사’다.많은 사람은 방사선이라는 단어를 들으면 위험하다고 생각한다.하지만 여기에서 사용되는 방사선은 인간이 암 치료에 사용하는 것과 비슷한 원리다.목표는 모기를 죽이는 것이 아니라‘생식세포만 훼손하는 것’이다.
먼저 수백만마리의 수컷 모기를 대량으로 사육한다.이후 X선이나 감마선을 적절한 강도로 조사한다.그러면 모기의 정자 DNA가 손상돼 수정 능력을 잃게 된다.흥미로운 점은 적절한 선량 조건에서 모기 성체는 정상적으로 살아남는다는 것이다.날개도 문제없이 움직이고,암컷을 찾는 행동도 그대로 유지된다.암컷의 처지에서 보면 이 수컷은 평범한 배우자와 다르지 않다.교미도 이루어지고 알도 생산된다.하지만 수정란은 정상적으로 발달하지 못한다.
최근에는 방사선보다 더 정교한 기술이 등장했다.주인공은‘볼바키아(Wolbachia)’라는 세균이다.이 세균은 지구상 곤충 종의 절반 이상에서 발견될 정도로 흔하다.인간에게는 해가 없지만,곤충의 생식 과정에는 놀라운 영향을 미친다.
특정 볼바키아 균주에 감염된 수컷이 감염되지 않은 암컷과 교미하면 수정란은 정상적으로 성장하지 못한다.과학자들은 이를‘세포질 불화합성(Cytoplasmic Incompatibility)’이라고 부른다.쉽게 말해 세균이 암수 사이의 유전적 호환성을 깨뜨리는 것이다.더욱더 흥미로운 점은 볼바키아가 단순히 불임만 유도하는 것이 아니라는 사실이다.일부 볼바키아 균주는 모기 몸속에서 뎅기 바이러스나 지카 바이러스의 증식도 억제한다.
최근에는 모기 방제에 유전자 편집 기술도 활용되고 있다.대표적인 사례로는 유전자 조작 수컷 모기를 이용하는 방법이 있다.연구진은 특정 유전자를 삽입해 자손이 성체가 되기 전에 죽도록 설계한다.야생 암컷은 이 사실을 알지 못한 채 교미한다.알은 부화할 수 있지만,성장 과정에서 치명적인 문제가 발생해 결국 번식 가능한 성체가 되지 못한다.이 기술은 브라질과 미국 일부 지역에서 시험됐으며,바카라 검증뎅기열을 옮기는 이집트숲모기(Aedes aegypti)의 개체수를 크게 줄인 것으로 보고됐다.
물론 유전자 조작 생물을 자연에 방출하는 것에 대한 사회적 논쟁도 존재한다.생태계에 미치는 장기적 영향이 충분히 검증됐는지에 관한 질문도 계속 제기되고 있다.그러나 매년 수십만명이 말라리아로 사망하고 수억명이 모기 매개 질환에 노출된다는 현실은 이러한 기술의 필요성을 동시에 보여준다.
많은 사람은 이 지점에서 의문을 품게 된다.“왜 암컷은 방사하지 않을까?” 여기에 대한 답은 매우 간단하다.사람을 무는 모기는 암컷이기 때문이다.암컷은 알을 생산하기 위해 혈액 속 단백질이 필요하다.인간과 동물의 피를 빠는 이유가 바로 여기에 있다.반면 수컷은 꽃의 꿀과 식물의 당분을 먹으며 살아간다.따라서 수백만마리의 수컷을 방사하더라도 사람을 무는 개체수는 증가하지 않는다.오히려 시간이 지날수록 암컷이 생산하는 자손 수가 감소하면서 전체 개체군은 줄어들게 된다.
하지만 과학자들은 모기의 완전한 박멸을 목표로 하지 않는다.무엇보다 생태계의 관점에서 볼 때 특정 종의 완전한 제거는 예상하지 못한 결과를 초래할 수 있다.일부 물고기와 곤충,박쥐는 모기를 먹이로 삼는다.그래서 연구자들이 추구하는 목표는 “제로”가 아니라 “충분히 낮은 수준”이다.질병이 확산하지 못할 정도로 개체수를 줄이는 것,그것이 현실적이고 지속 가능한 목표다.
20세기 방역의 상징은 살충제 분무기였다.사실 살충제는 여러 문제를 유발했다.모기가 살충제에 내성을 갖는 문제도 있지만,살충제 사용으로 인해 다른 유익한 곤충들도 영향을 받았다.또한 조류와 수생생물을 포함해 생태계 전반에 나쁜 영향이 발생했다.하지만 앞으로의 방역은 더는 살충제로 하지 않을지도 모른다‘불임 모기 기술’은 생태계 교란 없이 바이러스를 옮기는 질병 매개종만을 선택적으로 억제할 수 있다는 점에서‘미래의 방역 기술’로 평가받고 있다.
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