생명공학

생명공학(生命工學)은 생물체의 기능과 특징을 인간의 목적에 맞게 활용하려는 학문이다.

생명공학(biotechnology)은 생명(bio)과 기술(technology)의 합성어로서 생명을 다루는 기술로 이해할 수 있다. 즉 생물의 유전, 생존, 성장, 자기제어, 물질대사, 정보인식 · 처리 등을 연구하고 공학적으로 응용하여 인간의 삶에 필요한 대상을 만드는 것이다. 전통적으로는 박테리아를 이용한 김치와 치즈의 발효 및 유전교배를 통한 동식물의 육종(育種)을 손꼽을 수 있다.

현대에는 유전자를 직접 조작하여 동물의 몸에서 인슐린과 같은 의약품을 생산해내거나 곡물의 생산을 증대하려는 시도가 주를 이루고 있다. 또 인간의 수명과 건강을 증진시키려는 목적 하에 인간을 대상으로 한 연구와 기법도 빠르게 발전하고 있다.

개요

생명공학은 생물의 유전정보, 성장, 번식을 통제하고 조작하는 기술을 연구하는 학문이다. 생물학, 의학, 농학, 축산학, 정보학, 유전학에 뿌리를 두며, 보건 의료나 화학공학과 연관을 가진 분야도 있다.

생명공학육성법 제2조 제1호는 "각종 생물체의 생물학적 시스템, 생체, 유전체 또는 그들로부터 유래되는 물질·정보를 연구·활용하는 학문과 기술을 말하며, 기초의과학(基礎醫科學)을 포함한다."라고 정의하고 있다.

생명공학의 연구영역은 크게 미생물, 식물, 동물, 인체 등으로 나눌 수 있다. 미생물의 연구영역으로는 미생물 유전체 해석 및 기능 연구, 미생물 대사물질 이용기술, 미생물을 농업과 환경 문제 해결에 적용하는 기술, 발효와 같이 식품에 활용하는 기술 등을 들 수 있다.

식물의 연구영역으로는 식물 유전체 해석 및 기능 연구, 식물조직 배양기술, 식물 이차대사산물 생산기술, 유전자재조합식품(GMO) 등을 꼽을 수 있다. 동물의 연구영역으로는 동물복제기술(복제양 돌리), 바이오신약개발과 실험동물 생산을 위한 동물형질전환기술, 곤충자원 이용기술 등을 들 수 있다. 인체의 연구영역으로는 인간유전체사업, 암 등 난치병 예방과 치료 기술, 의료기기 및 의료용 생체재료 기술, 의약품 안전성 평가 기술 등을 꼽을 수 있다.

현재의 생명공학은 유전자재조합기술에 기초하여 유전자를 직접 조작하는 방식을 취하고 있으며, 정보통신기술이나 나노기술 등 새롭게 발전하고 있는 기술들과도 융합을 거듭하고 있다. 생물공학의 무진무궁한 발전 가능성을 고려하여 우리나라에서도 적극적인 투자와 지원에 나서고 있다. 실제로 2000년대 들어 정부는 적극 육성해야 할 6대 신기술(6T) 중 하나로 생명공학(BT)을 꼽고 있다.

이 때, 나머지 5T란 정보기술(IT), 나노기술(NT), 환경기술(ET), 문화콘텐츠기술(CT), 우주항공기술(ST)을 말한다. 이러한 정부의 지원은 줄기세포와 유전자재조합식품(GMO), 인간게놈프로젝트주2 등을 중심으로 의료, 농식품, 환경, 기계, 전자, 화학 · 효소, 정보 등에 폭넓게 걸쳐 있다.

생명공학 발달의 역사

• ~18세기 : 학문적 형태를 갖추지는 못하였지만 18세기 이전의 생명공학은 식품과 음료를 만들기 위한 효모나 박테리아의 발효과정을 연구하는 발효공학적 형태가 대표적이다.
• 18세기~19세기 초 : 천연두 백신, 수확량 증가 및 토지 이용 증가를 위한 작물 교체 등의 발견으로 발전
• 19세기~ : 미생물학의 발전, 유전학에 관한 멘델의 연구, 다윈의 자연 선택 이론, 파스퇴르 전염병에 대한 연구 등을 통해 생물학적 지식의 확대와 발전
• 1919년 : 농, 축산 농장에서 생산되는 원재료를 유용한 제품으로 변환하는 기술을 설명하기 위한 '생명공학'이라는 용어 등장(Karl Ereky)1)
• 1928년 : Alexander Fleming은 페니실린을 발견

세계 2차 대전(1939~1945) : 페니실린 사용과 바이오 연료 사용 확대

• 1953년 : DNA 이중 나선구조 발견으로 분자생물학/유전학적 연구 활성화
• 1962년 : 제한효소 발견
• 1972년 : 최초의 재조합 DNA 제조. 폴 버그(Paul Berg)
• 1973년 : 박테리아에 외래 유전자를 삽입기술 개발을 통한 박테리아에서 인슐린 생산
• 1990년 : 인간게놈프로젝트 출범
• 1992년 : 생물 다양성에 관한 유엔 협약을 통한 국제적 생명공학의 정의 발표 'Any technological application that uses biological system or living organisms to make or modify the process or products for specific use" "생물학적 시스템이나 생물체를 이용하여 특정 용도로 공정이나 제품을 제조 또는 변경하는 기술 적용'
• 2003년 : 인간 유전체 지도 완성9)
• 현재 : 축척된 생물학적 지식과 자료를 바탕으로 하는 생물정보학 등 다양한 분야와 융합적 형태로 확대 발전

현대 생명공학의 분류

• 그린 바이오 테크놀로지 : 농작물의 질적 향상, 양적 생산성 증가, 경제성 생산을 위해 적용되는 생명공학 기술이다. 최근 유전 공학적 기술을 활용하여 특별한 기능이 강화된 유전자변형 작물 등을 예로 들 수 있다.
• 레드 바이오 테크놀로지 : 의료 프로세스에 적용되는 생명공학 기술이다. 자연자원과 해독된 인간의 유전자 정보를 통해 질병을 치유하고 감염률을 줄임으로써 생명 구원과 수명을 연장시키는데 기여한다.
• 화이트 바이오 테크놀로지 : 산업 생명공학 기술을 의미한다. 효소, 효모 및 기타 미생물이 가지는 생체 촉매 기능의 산업적 활용이나, 생명공학 기술을 활용한 화학 제조 공정 최소, 최적화 또는 바이오 연료 개발과 생산을 통한 석유 화학 제품의 사용 의존도를 감소시켜 온실 가스 배출량을 줄이 등의 산업적 활용이다.
• 블루 바이오 테크놀로지 : 이 분야는 제품생산이나 산업적 활용 창출을 위한 해양 자원의 개발에 기반을 두고 있다. 광합성 미세조류를 이용한 바이오 오일 생산 등의 활용을 예로 들 수 있다.
• 이외에도 다양한 분야의 생명공학 기술의 활용을 색으로 분류한 파생어들이 있다.
• 생물정보학 : 전산학과 생물학의 융합적 형태로 발전한 분야로 축척된 생물학적 데이터를 분석 조직화 하여 생물학적 문제를 해결하는 핵심적 역할로 자리매김 하였다.

참고자료

• 〈생명공학〉, 《나무위키》
• 〈생명공학〉, 《식물학백과》
• 〈생명공학(生命工學)〉, 《한국민족문화대백과사전》

같이 보기

• 생명
• 공학
• 생물체
• 유전자
• 육종
• 미생물
• 줄기세포
• 생물학
• 바이오기술

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