미생물 연구로 지속가능한 농업 실현

미국 국립보건원에서는 우리 몸에 살고 있는 미생물의 생태와 기능을 밝혀내고자 하고자 인간-미생물유전체 해독 계획을 2007년부터 추진하였다. 이 계획은 200여 명의 연구원이 참여하고 약 2000억 원의 연구비가 투입되어 2012년에 완료되었다. 그 결과 우리 몸에는 약 2kg 정도의 미생물 1만여 종이 존재하며, 그 수는 우리 몸 세포 수(약 10조 개)의 약 10배 정도에 이른다고 밝혀졌다. 건강한 사람의 몸속 미생물은 해로운 미생물이 접근하지 못하도록 막거나 서로 견제하며 서식하고 있다. 즉, 우리 몸속 미생물군집은 해로운 미생물의 개체수를 최소화함으로써 우리의 건강을 지켜주는 파수꾼 역할을 담당하는 것이다. 실제로 해로운 미생물로 인해 발생한 아토피나 입 냄새, 만성 설사병, 자폐증 등을 치료하기 위하여 건강한 사람의 미생물 또는 미생물군집을 이용하는 미생물 이식방법이 사용되고 있다.

미생물은 우리 눈에 보이지 않는 아주 작은 생물, 즉 세균 및 진균 등을 말한다. 미생물은 지구에 존재하는 전체 생물종 무게의 60%를 차지하고 있으며, 우리가 살아가는데 필요한 산소의 50%를 생산할 뿐만 아니라 토양에서의 물질 순환(탄소, 질소 인 등)으로 작물의 생육에 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 이처럼 우리는 미생물과 더불어 살고 있으며 작물을 재배하는데 없어서는 안 되는 것이 미생물이라는 것을 간과해서는 안된다. 작물이 자라는 토양 1g에는 수십억 개 이상의 미생물이 존재하는 것으로 알려져 있으며, 농촌진흥청의 보고에 따르면 우리나라 논토양에는 27만여 종의 세균이 서식하고 밭토양에는 118만여 종의 세균이 서식하고 있다고 한다.

토양에 서식하는 많은 미생물들은 서로 어울려 주변 환경여건에 따라 다른 군집구조를 이루며 서식하고 있다. 토양 내 미생물군집 형태에 따라 작물의 생육이 달라지고 병의 발생 정도가 달라질 수 있다. 토양미생물의 군집 구조, 즉 얼마나 다양한 종류의 미생물이 어떤 역할을 하며, 얼마나 많이 존재하는지를 연구하기 위해 미국을 중심으로 국제 공동체를 구성하여 테라제놈 계획을 2011년부터 추진하고 있다. 이 계획으로 토양유전체 분석을 이용한 토양미생물의 다양성과 군집의 기능에 대한 연구가 활발해지고 있다. 국내에서는 주로 토양으로부터 유용한 미생물을 분리하여 농업에 활용하고 있다. 농업미생물은 작물의 생육 촉진, 병해충 방제, 농축산 환경개선을 위해 사용되며, 가축의 사료에 첨가되거나 사일리지의 제조에도 사용되고 있다. 이러한 농업미생물은 전국 158개 중 114개 시군 농업기술센터에서 농가에 보급하여 활용되고 있으며, 약 9만8000여 농가에서 농가소득 증대와 더불어 환경 친화적인 안전농산물 생산에 기여하고 있다.

작물 병해충의 발생도 환경의 변화뿐만 아니라 미생물군집 구조의 변화에 의한 영향으로 알려져 있다. 토양유전체의 연구결과를 통하여 농업에 유용한 미생물의 존재를 확인하고 유용한 미생물군집 구조를 밝혀냄으로써 작물 병해충의 방제와 토양환경 개선에 이용할 수 있을 것이다. 토양 유전체와 농업미생물 연구로 화학농약 및 비료의 사용을 줄이고 농업환경을 개선함으로써 환경 친화적이고 지속 가능한 농업을 실현하여 국민의 건강과 행복 지수를 높일 수 있을 것으로 기대한다.