대표집필= 국립축산과학원 김성우
난자에 관한 연구는 생명에 관한 호기심의 대상이 되어 왔으며 체외 배양, 체외 수정에 관한 기술이 확립되어 왔다. 이러한 기술은 동물의 육종기술과 함께 종축의 이용성을 극대화하는 기초학문으로 자리매김 하고 있다.
정자와 난자가 만나서 하나의 독립적인 개체가 되는 수정란은 착상을 위하여 세포 분열을 시작하는데 체외에서 배양할 수 있는 기술이 확립되면서 많은 변화가 일어 나게 되었다. 예를 들면, 생명의 시작점으로 1세포기와 세포분열이 개시되어 상실기 단계와 배반포 단계의 수정란은 동결 보존의 대상이 되었으며, 수정란의 동결 보존이 없다면 동물 유전자원을 후손에게 안전하게 물려줄 방법이 없다고 이야기할 수있다. 그러나 동결유전자원의 대부분은 정액으로 보존되고 있으며 이는 완전한 개체와 계통을 보존하고 있다고 장담할 수 없다.
건강한 수정란은 유전자원 강국의 시발점이 된다. 그러나 국가 간의 빈번한 동물 거래는 동물 질병의 확산이 나타남을 경험으로 알고 있으며, 유전자원이 없는 나라 에서는 종축의 수입과 질병의 차단이라는 중요한 갈림길을 만나게 되는데, 수정란 동결은 이러한 문제점을 안전하게 해결하는 수단을 제공한다.
그러므로 유전자원 강국은 우수한 종축으로 생산된 수정란을 중요하게 다루고 있으며 종축을 거래하는 수단으로 수정란 동결기술을 이용하고 있다. 이러한 기술은 멸종위기의 동물을 보전 하는 기술로 활용되고 있으며 사람의 수정란을 동결 보존하여 암환자나 불임부부의 출산을 돕는 기술로 활용되고 있다.
가축은 우리나라 국민의 삶을 윤택하게 하고 행복하게 하는 근간이 되어 왔으나, 환경오염의 문제와 악성 질병의 위협에 시달리고 있다. 특히, 축산업은 농업에 있어 먹이사슬을 통한 질소원을 식물에게 공급함으로서 순환농업에 반드시 필요한 고리 이며, 국민의 식생활에 고기를 제공함으로서 건강을 책임지는 기반이 된다.
그러므로 축산업에서 가축을 안전하게 보존하는 방법으로 수정란과 난자가 활용될 때 신뢰성을 보장받을 수 있으며, 정자의 동결 보존과 함께 유전자원의 기반을 확보하는 근간이 된다. 따라서 종축 생산?유전자원 보존은 국가 기반산업(SOC) 으로 인정하고, 이러한 연구와 투자와 기반 시설의 확충이 필요한 시점이라고 판단된다.
■ 생명의 원천, 정자와 난자
난자는 보통 여성의 신체에서 생성되는 생식세포를 뜻하며, 과학적으로 남성의 생식세포인 정자와 대비되는 개념이다. 정자가 남성에서 생성되는 생식세포라고 하면, 난자는 여성에서 생성되는 생식세포다.
난자의 탄생에서 가장 중요한 것은 이미 평생 쓸 숫자가 정해져 있다는 점으로 포유동물의 경우 태어날 때부터 종별로 거의 일정한 수만큼만 보유한 채로 태어난다. 실제 난자로 배출되는 총 수량은 여성 평생에 400~500개 또는 그 미만으로 나머지는 체내에 흡수된다.
정자와 난자는 생성시기, 이동시간, 생존시간이 모두 다르기 때문에 수정에는 많은 노력이 필요하다. 사람을 기준으로 난자는 1~2일까지 생존이 가능하며 정자는 최장 4~5일까지 생존이 가능하다. 정자와 난자가 만나서 순조롭게 수정이 이루어지고 자궁에 착상된 현상이 임신으로 사람의 경우는 1~3주에는 뚜렷한 변화가 없어 계획 임신이 아닌 여성들은 잘 모르는 경우가 있어 주의를 요한다.
■ 후대생산이 축산의 미래 결정
농업의 큰 축을 이루고 있는 축산업은 낙농업 등 가축을 활용하는 부분도 있으나, 가축 생산 영역은 대부분 번식기술을 기반으로 한 분야다. 앞서 이야기한 난자의 중요성이나 탄생 등은 이해를 돕기 위해 사람의 예를 많이 들었으나 축산에서의 중요성 역시 매우 높다.
현대 축산업에서 경제성을 결정하는 것은 결국 짧은 시간 내에 건강한 후대를 많이 얻는 것
어미 소나 돼지의 건강을 해치지 않는 범위 내에서 되도록 많은 새끼를 낳도록 하는 것이 핵심이다.
지금까지 알려진 과학적 지식을 총동원하고 가축을 키우는 농가의 지극한 관심으로도 후대를 잘 얻는 것은 사실상 상당히 어려운 일이다. 그래서 1900년대 초반 개발된 인공수정법은 꾸준한 개량을 거쳐 이제는 세계 축산계에서 일반화된 방법이다. 또 우수한 송아지를 생산하기 위해서는 씨수소 뿐 아니라 씨암소의 능력도 우수해야 한다는 문제가 대두되고 있다.
씨암소의 능력이 아무리 우수해도 자연교배만으로는 1두의 암소가 경제수명기간 10두 내외의 송아지 밖에 생산할 수 없기 때문이다. 암송아지의 잠재적인 난자를 생산하는 능력을 활용하는 방법으로 연구된 것이 바로 수정란 이식이다.
■ 수정란 이식으로 우수 개체 발굴
수정란 이식은 가축 중에서도 가장 우수한 선남선녀를 골라 어여쁜 아기를 기대 하는 기술로 기존 기술과 차별화된 장점이 있다. 가장 가치가 높은 암수를 조합할 수 있으므로 단기간에 우수한 가축을 생산할 수 있고, 암컷이 가장 건강한 젊은 시기에 우수한 송아지를 생산할 수 있으므로 품종 개량, 세대교체의 효과가 확실하다.
하지만 난자를 동시에 여러 개 배란하도록 처리하지만 얼마나 나올지 예측이 어렵고, 모체에 다배란으로 인한 후유증이 발생할 수 있다.
소, 돼지, 닭 등의 씨가축 시장은 세계의 거대 기업들에 의해 좌우 되고 있으며 조류 독감과 같은 국제적인 쟁점과도 직면해 있다. 씨가축 구입으로 인하여 지출되는 비용과 AI.구제역 등 굵은 사안과 마주한 우리 축산은 중대한 기로에 서 있다.
국가에서 생산해서 저렴하게 공급하는 씨가축이나 국내외의 유망 가축 등을 보존하는 분야는 국가의 공공서비스에 해당된다. 따라서 경쟁과 효율을 논해서는 존립자체가 어려운 분야로 첨단연구나 경제가치 창출이 어려우면서도 많은 인력과 연구가 필요할 것으로 보인다.
대표집필= 국립축산과학원 김성우
정리= 성낙중 khan101@nongupin.co.kr