21세기는 생명공학이 눈부시게 발전하는 한편 FTA 체결과 UPOV(국제식물신품종보호동맹) 가입, 농산물시장 개방화, 바이오에너지 수요 증대 등으로 국가 및 기업 간 치열한 종자·식물자원 등에서 기술 확보 경쟁이 예고되고 있다.

▲ 김병동 서울대 식물생산과학부 명예교수

최근 주목을 받고 있는 김병동 서울대 식물생산과학부 명예교수는 분자유전학을 한국에 정착시키기 위해 혼신의 힘을 기울여 온 세계적 석학이다. 오랜 세월을 식물 유전체 연구에 매진하며 고부가가치의 새로운 종자를 만들고, 좋은 물질은 천연치료제로 보급하는데 방향을 설정하고 후학을 양성한 국내 및 세계 분자유전학의 발달을 선도하고 있는 인물이다.

세계 최초로 ‘꺾쇠호나선 진핵산’ 발견
일찍부터 국가 발전의 원동력을 농업이라 예견한 그는 농업 생명과학자로 진로를 결정하고 미국에서 오랫동안 연구에 몰두하다 지난 1987년 귀국, 서울대학교 농업생명과학대학 원예학과에 부임했다. 귀국 직전 미국 로드아일랜드 주립대학 교수로 있으면서 세계 최초로 ‘꺾쇠호나선 진핵산’이라는 새로운 구조를 발견한 그는 이를 한국에서 꽃피우고자 했다. 그 당시 전혀 성숙하지 않았던 연구 기자재, 실험실, 연구비, 교육 등 기본 여건을 해결하기 위해 동분서주하던 김병동 교수는 기초연구를 일시중단하고 실용적인 농업생명공학에 몰두하기 시작했다. 첨단 분자유전 연구를 고추 종자육종에 접목해 국제경쟁력을 확보하기 위해 농업기술개발센터 연구 사업을 시작하고 1999년 과학기술부와 과학재단이 지정하는 우수연구센터로 선정된 식물분자유전육종연구센터를 개소했다. 15년 동안 고추를 집중 연구한 김 교수는 특히 세계 최초로 고추 열매 안에서 매운 맛의 원인물질인 캡사이신을 최종 합성하는 ‘캡사이신 신세테이즈’ 효소의 유전자를 분리하고, 고추 오렌지색 결정 유전자 발견, 고추 세포질웅성붙임 결정 유전자 분리, 고추유전자은행인 ‘백라이브러리’를 세계 최초로 제작하는 등 국내 분자유전학의 위상을 제고했다.

‘캡사이신 신세테이즈’ 연구는 캡사이신의 항암, 진통, 항비만 등 약리효과가 입증되면서 예방의학은 물론 건강식품 산업을 종자산업과 체계적으로 접목하여 신성장동력으로 발전할 연결고리를 마련한 것으로 평가받고 있다. 이러한 공로를 인정받아 김 교수는 국민훈장 석류장, 상록인 명예의 전당 등재, 상록연구대상 등을 수상하는 쾌거를 거두었다. 식물분자유전육종기술의 발전과 신종자 개발에 총력을 기울인 그의 노력은 후학들에 의해 2012년부터 향후 10년간 20개 품목의 종자 품종을 개발하여 전략수출산업으로 키우기 위한 총예산 4,911억 원의 ‘골든 시드 프로젝트‘가 출범하는 데 기반을 마련했다는 것이 지배적 분석이다. 그가 시작한 고추 캡사이신 합성유전자 연구는 그의 후임인 최도일 교수가 주관하여 2014년 3월 네이쳐 제네틱스에 발표한 고추유전체 논문에서 토마토, 담배 식물과의 비교유전체 연구로 꽃을 피웠다.
종자 수출 연계 분자육종연구사업과 식물유전체연구사업은 계속되어야 할 국가 중요 전락사업이지만, 큰 그림을 완성하기 위해서는 또 하나 매우 중요한 사업, 즉 소위 ’대장금 연구사업‘이 출범되어야 한다고 김 교수는 강조한다.

고추의 캡사이신이 항암 기능이 있듯이 각종 채소, 괴일, 곡물에는 우리 몸의 건강 유지와 질병치료에 탁월한 효능을 가진 물질들이 많고 구조와 기능을 아직도 모르는 물질들이 수없이 많다. 그 물질의 함량을 높여주는 분자육종 연구로 고품질 종자를 만들 뿐 아니라 분리된 그들의 합성유전자를 연구와 유전공학적 대량생산에 이용할 수 있다. 특히 약용식물은 생장도 느리고 대량 재배도 쉽지 않지만 분자유전학적 연구와 개량으로 생산성을 높이고 유전자 분리로 예방 및 치료제 개발에 연결함으로써 막대한 경제성을 가진 융합적 신성장 동력 산업으로 발전할 수 있다는 주장이다. 이미 선진 각국이 이 분야에 발 빠르게 움직이고 있어서 더 이상 지체할 수 없다고 강조한다.

이와 함께 저서인 <아직도 풀리지 않은 이중나선 구조의 비밀, Foldback Intercoil DNA>를 통해 김병동 교수는 ‘꺾쇠호나선 진핵산(FBI DNA)’이라는 세계 분자생물학적으로도 획기적인 발견을 했다. 이는 ‘생명의 설계도’라고 할 수 있는 DNA에서 새로운 구조가 형성될 수 있다는 사실로서, 색다른 구조적 특징을 전자현미경 사진과 공간모형을 사용해 면밀히 서술했으며, 아직도 미해결인 DNA 복제, 전사, 재조합, 전이 등 구조와 기능의 분자수준 작동원리가 통일적으로 해결될 것으로 기대를 모으는 연구 성과다. 새로운 진핵산 구조는 유전체 정보를 활용하는 21세기 총체적 생명과학 시대에 새로운 발견의 돌파구를 여는 사안으로 인식되고 있다. 한국 과학기술의 앞날이 어떻게 전개될지 긴장되지 않을 수 없다.

과학인재 양성 위해 청소년 멘토링 강연 진행
한국과학기술한림원 감사이자 한국식물분자표지연구회 초대회장으로 활동한 김병동 교수는 현재 과학인재 양성에도 심혈을 기울이고 있다. 서울대 대학원생을 가르치던 그가 지금은 중·고등학교를 찾아가 학생들과 눈높이를 맞추는 청소년 멘토링 강연을 진행하고 있는 것.

특히 2012년에는 분당 중앙고에 국내 고교로서는 최초로 노벨상 수상자인 그럽스 교수를 초청, 특별 강연을 주최하게 했고 최근 제2차 3년간 협약을 체결, 한림원 소속 교수들이 릴레이로 방문 강연을 진행하고 있으며 이 사업은 주변 고등학교에도 파급되고 있다. 특히 2014년부터는 그가 위원장을 맡은 한림원 과학대중화위원회의 사업으로 전국적으로 확대 시행되고 있다. 현재 김병동 교수가 몸담고 있는 한국과학기술한림원은 우리나라 전국 400여 명의 과학자들이 정회원으로 활동 중이며, 이들 대부분은 각 분야에서 과학적 업적을 인정받은 전·현직 교수들로 구성되어 있다. 교과부가 지정한 국가연구기관으로서 국가의 과학기술 및 정책자문 등의 임무를 수행하고 있는 한림원은 최근 과학영재 양성사업으로 분야별 교수들과 학생들이 멘토와 멘티를 맺어 심층적이고 체계적으로 과학영재를 육성하고 있다.

김병동 교수는 “과학기술은 새로운 부가가치를 창출하고 국부를 견인하는 원천으로 오늘날과 같은 지식기반 무한경쟁시대에 국가, 사회, 경제, 문화 전반에 걸친 치열한 경쟁에서 앞서 나가지 못하면 낙오할 수밖에 없다”며 “정부에서도 이러한 현실을 직시하고 미래 한국을 이끌어갈 창조적 과학영재 양성을 위한 로드맵을 마련해 장기적으로 육성, 발전시켜 가야 할 것”이라고 촉구했다. NM