합성생물학은 생물학과 공학의 결합을 통해 생명체의 기능을 설계하고 조작하는 학문이지만, 이제 단순한 유전자 조작을 넘어, 미생물 군집 자체를 설계하는 새로운 단계로 진화하고 있습니다. 최근 연구자들은 특정 미생물 종이 아니라, 각 미생물이 군집 내에서 수행하는 기능을 중심으로 모델을 구축하는 ‘생물체-비의존적’ 접근을 제안하고 있어요. 이 접근은 단일 생물에 의존하지 않고 필요한 기능을 수행할 수 있는 생물 모듈을 선택하여 구성하는 방식으로, 기존보다 더 유연하고 다양한 환경에 적응할 수 있는 인공 군집 설계가 가능하게 합니다.
전통적으로는 하나의 종이 수행하는 기능에 집중했지만, 이제는 다양한 미생물이 하나의 군집 내에서 각기 다른 기능을 수행하면서 상호 보완적인 역할을 합니다. 예를 들어, 특정 대사 산물을 생산하기 위해 특정 종이 반드시 필요하지 않고, 동일한 기능을 수행할 수 있는 다른 미생물들을 선택해 군집을 형성할 수 있는 거죠. 이를 통해 합성생물학은 농업 생산성 향상, 질병 예방, 환경 정화 등 다양한 목표를 달성하기 위해 맞춤형 미생물 군집을 설계할 수 있는 가능성을 열어줍니다. 이는 생명 시스템을 ‘모듈화’하여 설계하는 접근이기 때문에, 합성생물학이 보다 정교하고 다목적화된 도구로 발전하는 데 중요한 전환점이 될 것으로 기대됩니다.
그러나 이러한 모델이 실제로 현장에서 안정적으로 작동하기 위해서는 여전히 해결해야 할 과제가 많습니다. 우선 각 미생물의 기능과 상호작용을 충분히 이해하고 이를 모델로 변환하는 작업은 쉽지 않아요. 특히, 실험적 검증과 고도화된 데이터가 부족한 상황에서, 이론적인 예측이 실제 환경에서 구현되는 데는 한계가 있을 수밖에 없습니다. 또, 미생물 간의 상호작용이 복잡하고 예측하기 어려운 경우도 많아, 단순히 기능 모듈만으로 안정적인 군집을 구성하기란 어려운 일입니다. 따라서, 이러한 기능 중심의 군집 설계 모델이 성공적으로 적용되기 위해서는 더욱 심층적인 생명과학 연구와 정교한 데이터 수집이 병행되어야 합니다.
미래의 합성생물학이 실험적 검증과 컴퓨터 모델링의 균형을 잘 맞추어 발전할 수 있다면, 우리는 미생물 군집을 통해 질병 치료, 환경 복원, 자원 재생 등 다양한 분야에서 새로운 해결책을 찾을 수 있을 것입니다. 이 혁신적인 접근이 과연 배지 밖 현실 세계에서 얼마나 적용 가능할까요? 구독자님께서는 이러한 합성 생물학의 미래가 우리 삶에 어떤 변화를 가져올 것이라 생각하시나요?
해당 소식은 이 논문에 기반하여 편집장이 직접 작성했습니다.
