유전자 변형 생물체(LMO)

세균 Bt의 독소 단백질 유전자를 넣은 옥수수는 스스로 살충 단백질을 만들어, 잎을 갉아 먹은 해충을 죽인다. 농약을 덜 뿌려도 되지만, 해충 가운데 드물게 이 독소를 견디는 개체가 있다. 이들만 살아남아 번식하면 몇 해 뒤에는 저항성 해충이 퍼질 것이다. 그래서 농부들에게 밭의 일부에 보통 옥수수를 함께 심게 한다. 왜 일부러 해충의 먹이를 남겨 둘까?

보통 옥수수 피난처 (%)

3.4.1유전자 변형 생물체

다른 생물의 유전자를 넣거나 자기 유전자를 바꾸어 새로운 형질을 갖게 한 생물을 유전자 변형 생물체라 하며, 살아 있어 번식할 수 있는 것을 LMO라 한다. 해충 저항성 옥수수, 제초제 저항성 콩, 비타민 A를 만드는 황금쌀, 사람의 인슐린을 만드는 대장균이 그 예이다. 농약 사용과 생산비를 줄이고 영양을 높일 수 있지만, 생태계와 건강에 대한 영향을 신중히 평가해야 한다.

그림 1에서 피난처 비율을 바꾸어 보자. 피난처가 없으면 저항성 대립유전자가 약 26세대 만에 절반을 넘는다. 그런데 20%만 두어도 40세대가 지나도록 1%에도 이르지 않는다. 독소에 살아남는 감수성 해충이 2%뿐이어도, 피난처의 해충이 훨씬 많아 짝짓기 상대가 되기 때문이다. 저항성 대립유전자가 아주 드문 동안에는 저항성 해충끼리 만날 확률이 매우 낮기 때문이다.¹

3.4.2LMO의 이로움과 우려

3.4.3예제 풀이

rr은 \(0.001^2 = 10^{-6}\), 곧 100만 마리에 1마리이다. Rr은 \(2 \times 0.999 \times 0.001 \approx 0.002\), 곧 500마리에 1마리이다. 저항성 대립유전자의 거의 전부가 독소에 죽는 이형 접합 해충 속에 숨어 있다.

독소가 감수성 해충을 모두 죽이고 피난처가 없다면 rr만 살아남으므로, 다음 세대는 살아남은 rr끼리 짝짓기하여 모두 rr이 된다. 즉 처음 세대의 100만분의 1이 한 세대 만에 거의 전부가 될 수 있다. 피난처가 있으면 살아남은 소수의 rr이 피난처의 수많은 RR과 짝지어 자손은 Rr이 되고, Rr은 독소에 죽는다. 그래서 피난처는 저항성 대립유전자를 다시 이형 접합 속에 숨겨 그 확산을 늦춘다.

아래 탐구 카드에서 Bt 옥수수를 심을 때 해충이 결국 이겨 내는지, 진화가 '더 나아지는 것'인지 따져 보자.

1. 이 전략은 독소의 농도가 높아 이형 접합 해충까지 확실히 죽이고, 저항성이 열성일 때 잘 작동한다. 실제로 피난처 규정을 잘 지키지 않은 지역에서는 저항성 해충이 더 빨리 나타났다.