2050년까지 세계 인구가 100억 명에 육박할 것으로 예상됨에 따라 식량 수요는 100~110% 증가할 수 있으며, 이는 이러한 증가하는 요구에 부응하기 위해 상당한 기술적 진보가 필요하다
현대 농업이 직면한 도전들
농업 과학은 비 생물학적 변형과 인간 소비에 대한 증가하는 수요에 대응하기 위해 농작물 개발, 복원력 및 번식을 촉진하는 새로운 도구의 구현에 초점을 맞추고 있다. 따라서, 생태학에서 미생물학에 이르기까지 다양한 과학 분야의 새로운 도구와 기술이 식량 안보 달성에 기여하기 위해 통합되고 있다. 실제로 환경 변화는 전 세계의 농업 시스템에 영향을 미치고 있으며 농작물 생산에 부정적인 영향을 미치고 있다. 온실 가스 배출의 증가는 직접적으로 지구 기온의 상승, 구름 덮개의 감소, 폭풍의 증가, 그리고 오염의 증가를 초래했다. 간접적으로 이러한 비생물적 변형은 해충과 병원균의 지속성을 증가시켰고, 이는 더 많은 농작물 생산에 대한 수요와 결합하여 농작물의 가용성에 심각한 영향을 미쳤다. 환경 및 사회경제적 변화에 의해 부과되는 현재의 압력은 분자 과정에 대한 우리의 이해와 적용의 급속한 발전과 일치한다. 따라서, 유전자 변형 작물은 농업 시스템의 미래를 확보하기 위한 유망한 후보 해결책을 대표할 수 있다.
분자과학의 황금시대
식물과 유전자 사이의 관계에 대한 우리의 이해가 유전성, 조상, 그리고 궁극적으로 지구상 생명체의 진화에 대한 우리의 지식에 중심적인 역할을 했다고 생각하는 것은 흥미롭다. 그레고르 멘델의 연구로 현대 과학 이론의 시작부터 아라비 도프시스 발달 생물학에 대한 현대의 연구에 이르기까지 식물 유전학은 과학 발전의 기초가 된다. 최근에는 1970년대부터 분자 도구와 기술의 급속한 발전은 특히 다양한 과학 분야와 농업 과학에 혜택을 주었다. 오늘날의 유전자 변형 기술은 도구들이 저렴해지고 표준화됨에 따라 농업 과학의 전망에 혁명을 가져왔다. 그 결과, 식량 생산에서 소비에 이르기까지 농업 과정 전반에 걸쳐 점점 더 정제된 방법이 사용되고 있다. 또한 우리는 식품 과학의 유전적 진보의 시대의 여명에 불과하고 분자 도구의 구현은 이제 막 시작되었을 가능성이 매우 높다.
유전자 변형 식품과 CRISPR 명성의 시대
현재, 변화하는 환경 조건뿐만 아니라 미래의 식량 수요 증가를 보완하기 위해 수많은 게놈 편집 도구와 기술이 채택되었다. 단백질 시약을 대상으로 하는 아연 집게 핵산 분해 효소(ZFN)가 최초로 구현된 유전자 편집 기술이었다. 그러나 지금까지 가장 인기 있는 도구는 크리스퍼 기술의 사용이 되었다. CRISPR 및 관련 Cas 단백질은 분자생물학을 변화시켰고, 관심 있는 유기체의 게놈을 구체적이고 정확한 방식으로 조작할 수 있는 획기적인 방법을 제공했다. CRISPR의 적용은 가뭄 저항 유도에서 해로운 해충과 병원체에 대한 면역 형성에 이르기까지 식물에서 많은 다양한 문제를 해결하기 위해 사용되어 왔다. 식품과학에서 CRISPR 변형을 자주 겪는 작물은 토마토과이다. 크리스퍼(CRISPR)를 사용하여, 과학자들은 파르테노 카피와 같은 변화를 유도할 수 있었는데, 이는 색소 침착의 증가뿐만 아니라 더 이른 성숙을 통해 더 빠른 생산 사이클이다. 가장 중요한 것은 토마토에서 크리스퍼로 인한 변화가 유전될 수 있다는 것을 보여주는 것으로, 이는 몇 세대에 걸쳐 변형된 특징을 가지고 있지만, 이는 드문 사례이고 과학자들은 매우 적은 작물에서 이것을 복제할 수 있었다. 과일에 CRISPR의 추가 적용은 CRISPR의 사용을 요약한 중국 연구자들의 2019년 리뷰에서도 논의되었다. 연구원들은 CRISPR의 사용을 질병 민감성을 제한하고, 식물과 꽃의 형태를 바꾸고, 과일 품질 특성을 개선하고, 심지어 과일 수확량을 증가시키기 위해 논의했습니다. 그러나 많은 개선사항들은 농업 과학에서 CRISPR의 적용을 더욱 개선할 수 있다. 예를 들어, CRISPR/Cas제의 변형 방법 및 표적 세포로의 전달을 개선하면 생식세포와 같은 다른 조직에서 CRISPR의 사용이 개선되고 더 많은 식물 종과의 호환성을 높이는 데 도움이 된다. 또한, 앞서 언급한 검토는 유전자 편집 개발을 위한 중심 과제는 일반인을 위한 유전자 변형 이면의 과학을 설명할 수 있는 성공적인 의사소통 채널 구축의 필요성임을 강조함으로써 결론을 내렸다.
유망하지만 논란의 여지가 있는 미래
환경 변화와 증가하는 식량 수요를 해결하기 위해 유전자 변형에 대한 희망적인 사용에도 불구하고, 유전자 변형 식물의 생산과 소비에 반대하는 점점 더 많은 사회적 의견 불일치가 형성되었다. 이러한 관점은 특히 유전자 변형 작물을 재배하거나 수입하는 것을 거부하는 프랑스와 같은 유럽 국가에서 형성되었다. 보다 구체적으로, 작물의 유전자 변형에 반대하는 정당들은 유전자 변형 식물이 특정 개체군이 유지하기를 원하는 지속 가능하고 유기적이며 건강한 궤도와 양립할 수 없다고 주장하는데, 이는 과학적 증거가 거의 없고 유전자 조작 과정에 대한 오해에서 비롯되는 경우가 많다. 국의 이러한 갈등은 식품 과학의 더 밝은 미래를 확보하기 위해 시급한 관심을 필요로 한다. 특히 적절한 의사소통을 위한 책임은 의사소통이 필요한 만큼 양측의 노력이 필요하지만 주로 과학자들의 노력이 필요하다. 새로운 도구를 시행하고 정제하는 것은 작물의 성장과 생산을 강화시켜 궁극적으로 더 지속 가능하고 안전한 미래를 목표로 할 것이다.
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