Nathan Wolfe: 우리가 탐험해야 할 것들은 무엇이 남았나?

저는 최근에 20세기의 위대한 탐험가인 로이 채프먼 앤드루스를 기리기 위해 위스콘신주에 있는 벨로잇을 방문했습니다. 로이 채프먼 앤드루스는 미국 자연사 박물관에서 일하는 동안 여기 보이는 고비 사막과 같은 미개척지에서 여러 탐험을 이끌었습니다. 그는 정말 대단한 인물이었습니다. 그가 인디애나 존스의 탄생 배경이 됐다는 얘기도 있습니다.

벨로잇에서 저는 중학생들을 대상으로 강연할 기회가 있었습니다. 여담이지만 45분 동안 12살짜리 학생 천 여명을 상대하는 것은 여기 TED에서 강연하는 것보다 훨씬 더 힘든 경험이었습니다. 웬만하면 피하시기 바랍니다.

제 강연이 끝나고 저는 학생들로부터 여러 질문을 받았는데 그 중 하나는 지금까지도 잊혀지지 않을 정도로 매우 인상적이었습니다. 어떤 여학생의 질문이었는데 그 학생은 자리에서 일어나더니 다음과 같이 질문했습니다: "어디를 탐험해야 하나요?"

많은 사람들은 지구에서 탐험의 시대가 끝났다고 생각합니다. 앞으로 진정한 탐험을 하기 위해선 우주로 나아가거나 아무도 가보지 못한 심해를 탐사해야 한다고 생각합니다. 하지만 정말 그럴까요? 지구상에 탐험할 가치가 있는 것들은 정말로 더 이상 존재하지 않는 것일까요?

이에 대해 고민하면서 저는 생물학 역사상 제가 가장 좋아하는 탐험가들 중 한 명인 마루티누스 베이제린크를 생각하게 됐습니다. 미시세계 탐험가인 마루티누스 베이제린크는 담배 모자이크병의 원인을 규명하기 위해 감염된 담배잎에서 추출한 즙을 여과 장치에 여러 번 통과시키는 실험을 진행했습니다. 당시에는 박테리아가 세상에서 가장 작은 생명체라고 생각했는데 베이제린크는 즙을 점점 더 미세한 여과 장치에 통과시키면서 박테리아보다도 더 작은 무언가가 존재해야만 한다고 생각하게 됬습니다. 그는 이 수수께끼 같은 존재를 바이러스라고 불렀습니다. 라틴어로 독약을 의미하죠. 바이러스가 발견되면서 베이제린크는 우리들에게 이런 새로운 세상을 열어주었습니다.

이제 우리는 바이러스가 지구상 다른 생명체들의 유전 정보를 모두 합친 것보다도 더 많은 유전 정보를 지니고 있다는 사실을 알고 있습니다. 바이러스를 실생활에 응용한 예는 수도 없이 많습니다. 바이러스를 통해 천연두가 근절됐고 자궁경부암 백신이 개발됐습니다. 그리고 이제 우리가 알듯이 자궁경부암은 대부분 인유두종 바이러스에 의해 발생됩니다.

그리고 베이제린크가 바이러스를 발견한 것은 500년 전의 일이 아닙니다. 베이제린크가 바이러스를 발견한것은 불과 100여 년 전의 일이죠. 이미 자동차까지 발명된 시대에 거의 모든 유전 정보를 담고 있는 바이러스의 존재는 몰랐던 것입니다.

이제 우리는 굉장한 도구를 통해서 보이지 않는 세계를 탐험할 수 있습니다. 딥 시퀀싱과 같은 기법을 통해 단순히 수박 겉 핥기식으로 특정 종의 유전 정보들을 하나하나씩 분석하는 것을 떠나 메타게놈이라는 개념을 통해 우리 주변에 있는 미생물들을 집합적으로 분석하고 방대한 유전 정보를 모두 기록할 수 있게 됐습니다. 이런 기법들은 토양, 피부 등 거의 모든 것에 활용할 수 있습니다.

제가 일하는 곳에선 주기적으로 이런 기법들을 이용해 원인이 불명확한 질병의 발병 요인을 찾아냅니다.

좀 더 쉽게 설명하기 위해 지금 여기에 계신 한분 한분으로부터 콧속 분비물을 수집했다고 칩시다. 그리고 이것은 우리가 인플루엔자같은 호흡기 바이러스의 존재를 파악하기 위해 흔히 하는 것입니다. 우리가 처음으로 보게 되는것은 엄청난 양의 유전 정보들입니다. 그 유전 정보들을 들여다보면 흔히 있는 정보들을 볼 수 있습니다. 인간의 유전 정보는 물론이고 일반적으로 인체에 무해한 것들로부터의 박테리아와 바이러스 정보들도 찾아볼 수 있습니다. 하지만 이 외에 매우 놀라운 사실을 발견할 수 있습니다. 바로 수집한 유전 정보의 약 20%는 우리가 알고 있는 그 어떤 유전 정보와도 일치하지 않는다는 것입니다. 식물, 동물, 곰팡이, 바이러스, 박테리아도 아닌 다른 것의 유전 정보인 것이죠. 이것이 무엇인지에 대한 단서는 전혀 없습니다.

때문에 이런 자료를 분석하는 일부 사람들은 이 알 수 없는 유전 정보를 생물학적 암흑물질로 부르기 시작했습니다. 생물학적 암흑물질은 우리가 과거에 발견한 것과 전혀 다른 것입니다. 유전 정보 지도상에 존재하지 않는 신대륙이라고 할 수 있습니다. 그리고 그것의 양은 많습니다. 콧속 분비물을 분석하면 그 중 20%는 뭔지 알 수 없다고 생각했다면 장 속 분비물의 경우엔 40%아니면 50%가 생물학적 암흑물질입니다. 상대적으로 무균 상태인 혈액도 자세히 살펴보면 1%에서 2%는 이 생물학적 암흑물질입니다. 이러한 유전 정보는 어떻게 분류할 방법도 없고 우리가 봤던 다른 유전 정보랑 들어맞지도 않습니다.

처음에는 이 유전 정보가 인공적인 산물이라고 생각했습니다. 딥 시퀀싱은 상대적으로 새로운 기법이었기 때문입니다. 하지만 딥 시퀀싱의 정확성이 점점 더 높아지면서 이 유전 정보의 전부는 아니더라도 일부는 어떤 생명체의 존재를 시사하고 있다는 점을 확신하게 됐습니다. 생물학적 암흑물질의 실체를 설명하기 위한 가설은 아직 걸음마 단계지만 정말 엄청난 가능성이 존재하고 있습니다. 바로 생물학적 암흑물질에서 우리가 여태까지 발견하지 못한 새로운 생명의 흔적을 찾을지도 모른다는 점입니다. 이 유전자의 A, C, T, 그리고 G의 줄을 탐험하면서 베이제린크가 그랬듯이 생물학에 대한 우리의 생각을 근본족으로 바꿀 완전히 새로운 종류의 생명체를 발견할지도 모릅니다. 이를 통해 암의 원인을 찾아내거나 불분명했던 질병의 원인을 확실히 규명하거나 분자생물학 연구에 필요한 새로운 도구를 만들 수도 있습니다.

저는 스탠포드, 캘리포니아 공대, 그리고 UCSF에 있는 연구자들과 함께 생물학적 암흑물질을 분석해 새로운 생명체를 찾기 위한 노력을 진행하고 있다고 말씀드릴 수 있게 되어서 기쁩니다.

100년 보다 조금 더 전에는 사람들은 지구의 거의 모든 유전 정보를 구성하고 있는 생물체인 바이러스를 알고 있지 않았습니다. 마찬가지로 어쩌면 지금으로부터 100년 뒤에 후세들은 우리가 어떻게 새로운 종류의 생명체를 코 앞에 두고도 그것을 발견하지 못했는지 놀라워 할지도 모릅니다.

우리는 지구상의 모든 육지를 정복하고 지구상에 존재하는 모든 포유동물들을 발견했을지도 모르지만 그렇다고 지구상에서 더 이상 탐험할 것이 없는 것은 아닙니다. 베이제린크와 그와 같은 선구자들은 차세대 탐험가들을 위한 중요한 교훈을 제공해줍니다. 제게 질문을 했던 벨로잇의 여학생과 같은 차세대말입니다. 그 교훈을 요약하자면 다음과 같을 것입니다: 우리가 알고 있는 것이 전부일 것이라는 생각을 버려라. 어떤 분야를 탐험하자고 선택하든 암흑물질을 파고 들어라. 우리에게 알려지지 않은 것은 우리주위 모든 곳에 있고 그런 것들은 발견되어지기를 기다리고 있다.

감사합니다.

(박수)