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아십니까? 감자가 인간보다 복잡하다는 사실을…






다음 중 구황작물은?


1) 벼 2) 고추 3) 인삼 4) 감자



요즘도 이런 문제가 나오는지 모르겠지만 (쌀에 보리를 제대로 섞었는지) 도시락 검사를 하던 기자의 어린 시절에는 본 기억이 난다. 구황(救荒)작물이란 곡물이 흉년이 들어 힘든 시기를 버티어 나갈 수 있게 해주는 작물로 감자나 고구마가 대표적인 예다.

다이어트를 하는 사람들을 빼면 배고픔을 거의 느끼지 않는 요즘이지만 감자나 고구마는 여전히 식탁에 오르고 있다. 특히 감자는 많은 요리에서 빼놓을 수 없는 재료다. 감자가 빠진 된장찌개나 카레, 감자탕(돼지 뼈가 주재료로 보이는데 어떻게 이런 이름이 붙었을까?)을 먹는다면 뭔가 허전할 것이다. 감자칩이나 프렌치프라이도 빼놓을 수 없는 아이템이다.

물론 이런 요리재료로서가 아니라 그냥 껍질 째 찐 감자도 별미다. 펄이 잔뜩 들어있는 색조화장품을 바른 아가씨의 볼처럼 반짝반짝 빛을 반사하는 전분 가루가 표면에 묻어 있는 파삭파삭한 찐 감자를 생각하면 입맛이 다셔진다.



●생산량 4위의 작물



감자는 고추나 토마토, 담배 같은 다른 가지과(科) 작물과 마찬가지로 중남미가 원산으로 페루에 도착한 스페인 사람들을 통해 16세기 유럽으로 전달됐고 그 뒤 전 세계로 퍼졌다. 미국의 작가 래리 주커먼이 쓴 ‘감자이야기’를 보면 감자가 어떻게 사람들이 기피하는 작물에서 없어서는 안 되는 작물로 승격됐는가가 잘 그려져 있다








감자를 처음 본 사람들은 땅속에서 캐내는 이 못생긴 덩어리를 악마가 준 선물이라며 기피했지만 척박한 토양에서도 잘 자라고 밀 같은 기존 작물에 비해 농사짓기도 쉬운데다가 수확량도 많았기 때문에 결국은 받아들일 수밖에 없었다고. 감자는 탄수화물이 주성분이지만 칼슘과 비타민A, 비타민D를 빼면 거의 모든 필수 영양소가 들어있는 건강식품이다.

그래서인지 감자가 본격적으로 보급된 영국과 아일랜드는 18세기 중반부터 인구가 급증했는데 특히 가난했던 아일랜드가 그랬다. 1732년 220만~300만 명이던 인구는 1791년 420~480만 명으로 2배 늘었고 1841년에는 820만~840만 명으로 100년 만에 거의 4배가 됐다. 당시 아일랜드 사람의 40%가 감자만 먹고 살았다고 한다.

그러던 1845년 그 유명한 ‘아일랜드 대기근’이 닥쳤다. 하루아침에 감자가 초토화되는 감자 마름병(late blight)이 엄청난 속도로 퍼지면서 수확량이 40%나 줄었는데 그 이듬해에는 심은 감자의 무려 90%가 희생됐다. 한 해를 건너뛴 1848년 다시 병이 창궐해 감자농사는 결딴이 났다. 1845~49년까지 계속된 재앙으로 아일랜드 인구의 8분의 1인 100만 명이 사망했다.

절망한 사람들은 신대륙으로 이민 길에 올랐는데 이 재앙 뒤 60년 동안 무려 500만 명이 조국을 등졌고 그 결과 1911년 아일랜드의 인구는 440만 명으로 반토막이 났다. 오늘날 북미에 아일랜드계가 많은 건 감자 마름병 때문이라는 말이 있는 이유다. 미국의 케네디 대통령도 대기근을 피해 미국으로 이민 간 아일랜드인의 후손이다.

오늘날 전 세계 감자 생산량은 3억 3000만 톤(2009년)으로 이는 밀, 벼, 옥수수 다음 가는 물량이다. 지구촌 사람 한 명당 1년에 감자 33kg를 먹는다(나머지는 주정 등 여러 용도로 쓰인다). 현재 감자생산량 1위국은 중국이고 전 세계 감자 생산량의 3분의 1이 중국과 인도에서 소비되고 있다. 감자는 여전히 값싸고 안정적인 식량으로서 가난한 나라들을 떠받치는 역할을 톡톡히 하고 있다. 유엔은 2008년을 ‘세계 감자의 해’로 선언하기도 했다.

놀랍게도 아일랜드 대기근의 원인이었던 감자 마름병은 여전히 골칫거리라고 한다. 매년 감자 마름병으로 인한 손실액이 7조원에 이를 정도다.





●감자 유전자 수 사람보다 훨씬 많아

과학저널 ‘네이처’ 7월 14일자에는 감자 게놈 해독에 대한 연구결과가 표지논문으로 실렸다. 국제공동연구팀인 감자게놈서열분석컨소시엄은 중남미의 야생 감자에 가까운 품종과 우리가 익숙한 형태의 감자가 열리는 개량품종 두 가지의 게놈을 분석했다.

감자 게놈의 크기는 8억 4400만 염기쌍으로 사람의 30%가 채 안 되지만 유전자수는 3만 9000여개로 2만 3000여개인 사람보다 훨씬 많다. 게놈에서 유전자를 암호화하지 않는 부분이 상대적으로 적기 때문이다. 이제 막 게놈이 해독됐기 때문에 자세한 분석결과는 차후에 나오겠지만 연구자들은 특히 두 가지 측면을 주목하고 있다.

먼저 우리가 감자라고 부르는 덩이줄기가 생기는데 관여하는 유전자와 그 네트워크를 분석하는 일이다. 연구자들은 손가락처럼 왜소한 감자가 열리는 야생종과 주먹만 한 감자가 열리는 개량종의 유전자와 그 발현 패턴을 비교함으로써 덩이줄기의 생물학을 규명할 수 있을 것으로 보고 있다. 실제로 녹말을 합성하는데 관여하는 유전자들이 개량종에서 3~8배 더 많이 발현한다는 데이터를 얻었다.

두 번째로는 감자의 질병저항성에 대한 유전자 네트워크 연구다. 감자 유전자 가운데 상당수가 질병저항성에 관여함에도 불구하고 감자 마름병에 취약한 이유와 이를 극복할 수 있는 개량품종을 만드는데 질병저항성 유전자 연구가 큰 도움이 될 전망이다.





●지피지기의 심정으로

흥미롭게도 감자 마름병을 일으키는 병원체의 유전자는 이미 2009년에 해독돼 그 결과가 ‘네이처’에 표지논문으로 실렸다. 이병원체의 학명은 파이토프토라 인페스탄스(Phytophthora infestans)로 속명(屬名) 파이토프토라는 그리스어로 ‘식물파괴자’란 뜻이다. 파이토프토라 속에는 70여종이 있는데 대부분 식물에 치명적인 천적으로 각 종마다 ‘타깃’이 정해져 있다.

파이토프토라가 감자 마름병의 병원체임이 밝혀진 뒤에도 한동안 사람들은 파이토프로타가 진균류(곰팡이)라고 생각했는데 뒤에 유전자 서열 비교 분석을 통해 이들이 식물플랑크톤인 규조류나 황갈조류에 가까운 난균류임이 밝혀졌다. 수억 년 전 광합성을 하던 한 종류가 엽록체를 버리고 다른 식물체를 공격해 살아가는 무시무시한 병원체로 진화해온 셈이다.

파이토프토라 인페스탄스는 게놈 크기가 2억 2900만 염기쌍에 유전자 수는 1만 7800개에 이른다. 단순한 진핵생물체로는 꽤 많은 편이다. 예상대로 이들 유전자의 상당수가 숙주(감자)에 침입하고 숙주를 파괴하는데 관여하는 것으로 확인됐다. 그런데 그 실상이 너무 복잡하고 교묘해서 지금까지 수많은 노력에도 불구하고 마름병이 퇴치되지 않은 게 수긍될 정도였다.

그럼에도 파이토프토라 게놈 해독(지피, 知彼)에 이어 감자 게놈까지 해독(지기, 知己)되면서 언젠가는 감자 마름병을 정복할 수 있다는 희망이 보이고 있다. 이 병이 어떤 메커니즘을 통해 전염되고 확산되는지를 유전자 차원에서 추적할 수 있기 때문이다. 그 옛날 ‘손자병법’에서도 ‘적을 알고 나를 알면 백번 싸워도 위태롭지 않다(知彼知己百戰不殆)’고 말하지 않았던가.

 

 

 



강석기 동아사이언스 기자 sukki@donga.com



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