국내 분자유전학 초석 닦은 참 교육자

식물 유전체를 연구해 고부가가치의 새로운 종자를 만들고, 좋은 물질은 치료제로 만드는 연구에 열정을 다하고 있는 서울대학교 김병동 명예교수.ⓒ대한뉴스

생명과학은 생명과 관련된 현상이나 생물의 여러 기능을 연구하여 의료 및 환경보존 등 인류복지에 사용하는 종합적인 과학을 일컫는 말로, 예로부터 생명과학에 대한 연구는 끊임없이 이뤄져 왔다. 생명과학 분야에서 중요하게 다루어지던 진화론, 유전법칙은 1953년 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA의 이중나선구조를 밝혀내면서 좀 더 구체적으로 다루어지게 되었고 현재까지 발전해 왔다. 특히 생명과학의 한 분야인 분자유전학은 각 식물이 가진 고유하고 중요한 생명자원들을 활용하여 인간의 삶을 풍요롭게 하는 데 기여하는 학문으로 이 학문이 한국에 정착되기까지 혼신의 노력을 기울여 온 인물이 있다. 서울대학교 식물생산과학부 김병동 명예 교수가 주인공으로 그는 식물 유전체를 연구해 고부가가치의 새로운 종자를 만들고, 좋은 물질은 치료제로 만드는 연구에 열정을 다한 인물로 국내 및 세계 분자유전학의 발달에 큰 획을 그었다.

국내 농업기술 발전 위해 걸어온 길

김병동 교수는 서울대학교 농과대학 농학과를 졸업하고 군복무를 마친 후 같은 학교 대학원에서 석사학위를 받았다. 그 뒤 미국으로 유학하여 플로리다대학에서 원예·생물학 전공으로 1974년 박사학위를 받았고, 같은 대학 의과대학 생화학 및 분자생물학과에서 박사 후 연구원 및 선임연구원으로 효소학 및 분자생물학을 연구하였다. 그 후 동부 소재 로드아일랜드 주립 대학에서 교수생활을 하던 중 DNA구조에 관한 새로운 가설을 발전시키게 된다.

특히 이 시기는 세계적으로‘인간유전체사업(Human Genome Project)’가 태동하던 시기로 일본과 미국에서는 발 빠른 준비가 있었지만 우리나라는 이에 대한 인식조차 미흡한 실정이었다. 이에 김 교수는 그동안 배우고 익힌 지식을 한국의 생명공학의 초석을 다지는데 일조해야겠다고 마음먹고 한국으로의 귀국을 택했다.

그는 귀국 후 서울대학교 농업생명과학대학 원예학과에 부임하였고 분자유전학, 유전자 조작론, 세포생물학특강, 식물조직배양학특론 등을 대학원 공통과목으로 개설하여 1991년부터는 영어로 강의를 하기 시작했다. 또한 1990년 대학원에 ‘협동과정 농업생명공학’ 개설을 위한 집중적 노력에 참여하고 운영하였다.

제 10차 IBRD차관사업 총 6,000만 불을 성사시켰고, 특히 공동기기센터의 필요성을 역설하여 1,230만 불 규모의 투자를 받아 NICEM(농생명과학공동기기원)을 신설하여 초대 행정기획실장으로써 그 기틀을 확립했다. 이와 함께 농학계 대학의 연구비 문제를 해결하기 위하여 1994년 전국농학계대학장 협의회를 도와 농림기술센터(ARPC)의 설립에 일조하였고 초대 전문위원으로써 연구비지원 업무를 한국과학재단의 체제에 따라 조기 정착함에 기여하였다.

김병동 교수의 이러한 노력은 한국원예학회의 행정 및 재정자립을 실현하고 학술지와 학술행사의 수준을 크게 향상시키는 데에도 이어졌다. 또한 그는 1998년 브뤼셀에서 열린 국제원예학회 이사회에서 치밀한 준비와 설득력 있는 발표로 2006년 국제원예대회의 서울 유치를 성사시켰다.

국내 분자유전학의 대부(大父)이며 고추연구로 캡사이신 합성유전자를 세계 최초로 밝혀 낸 김병동 교수는 제자들에게는 참된 스승이자 젊은 과학자들에게는 롤모델이 되고 있다. ⓒ대한뉴스

우수한 신종자 개발로 농업경쟁력을 높이는 데 일조

김병동 교수는 후학 양성을 위해 노력하는 참된 교육자와 분자유전학 연구자 역할을 수행하며 이유 있는 외길만을 걸어왔다. 그는 식물 유전체를 연구해 고부가가치의 새로운 종자를 만들고, 그 중 좋은 물질은 치료제로 만드는 연구에 많은 노력을 기울였다.

특히 그는 고추 유전체 연구의 기틀을 잡고 한국 채소 종자의 분자육종 시대를 앞당기는데 많은 기여를 하였다. 김 교수는 우리나라 농민이 고추로 올리는 연간 소득은 벼 다음으로 높아 중요한 작물이지만, 선진국에서는 고추의 중요도가 상대적으로 낮아 연구가 취약하다는 점에 착안하였다.

그는 1994년부터 정부로부터 농특세 연구비를 지원받아 본격적으로 고추에 관한 장기적 연구에 착수하였다. 김병동 교수는 “고추는 인간 게놈 크기에 맞먹을 정도로 염기쌍이 방대해 연구하기가 쉽지 않지만, 연구가 성공하면 토마토·가지·감자 등 응용할 분야가 많다고 판단됩니다. 게다가 고추는 우리나라 채소 생산량의 큰 비중을 차지하고 있고 향신료, 방부제 기능 뿐 아니라 다이어트, 진통제, 항암성분을 함유하고 있어 의약품으로도 응용할 수도 있을 것이라고 생각해 여러 작물 중에서도 고추를 선택하게 되었습니다.”라고 말했다.

또한 1999년 과기부와 한국과학재단이 지정하는 우수연구센터로 선정되어 식물분자 유전육종연구센터를 설립하고 식물분자유전육종기술의 발전과 신종자 개발을 목표로 연구에 최선을 다해왔다. 이들의 이러한 노력들이 결실을 맺어 ‘세계 최초’라는 수식어가 늘 붙을 정도로 뛰어난 연구성과를 거두었으며 선진국들이 고추에 대한 연구를 먼저 시작했지만 현재는 한국이 가장 앞서게 되었다.

특히 센터는 900개 이상의 분자표지를 가지는 유전자지도를 제작하여 고추의 우량형질을 조절하는 유전자를 분리하는 작업을 진행하였다. 그동안 고추의 매운맛과 관련된 캡사이신 함량 조절과 관련된 유전자, 색깔과 관련된 카르테노이드 함량 관련 유전자, 세균성점무늬병 저항성 형질과 관련된 분자표지 선발 등의 성과를 올렸다. 세계 최초로 고추 열매 안에서 매운맛의 원인 물질인 캡사이신을 최종 합성하는‘캡사이신 신세테이즈’효소의 유전자(CS)를 분리, 세계 최초 고추 오렌지색 결정 유전자(PSY) 발견, 세계 최초 고추 세포질웅성불임 결정 유전자(ORF456) 분리, 세계 최초 고추유전자은행인 ‘백라이브러리’ 제작 등에 성공했다. 또한 생물공학기술 발전과 산업적 이용성을 동시에 추구하며 종자회사와 긴밀히 협력하였으며 국내외 학회나 연구소들과도 협력 체제를 갖추었다.

김병동 교수는 연구센터 종료 후에도 왕성하게 연구를 계속해나가고 있다. 서울대 식물유전체육종연구소 설립의 초석을 마련해 여러 교수들이 더욱 폭넓게 참여할 수 있도록 유도하여 첨단 유전체 정보를 육종에 바로 도입할 수 있도록 하고 있다. 또한 DNA구조에 관련된 연구 사업을 활성화시키기 위해 참고문헌을 읽고 관련 분야 교수들에게 조언을 해주기도 하는 등 한국이 국제적 경쟁력을 갖출 수 있도록 힘쓰고 있다.

그의 주요저서로는『고등학교 생물공학』, 『고등학교 생물공학 기초』,『한국 고추의 분자유전과 육종』, 『아직도 풀리지 않은 이중나선 구조의 비밀(Foldback Intercoil DNA)』등이 있다. 특히 『아직도 풀리지 않은 이중나선 구조의 비밀』은 생명의 개념과 더불어 진핵산 이중나선 구조의 발견, 진핵산의 기능과 꺾쇠호나선 진핵산의 기능, 앞으로의 생명과학에 미치는 영향 등의 내용을 담고 있다. 생명과학의 기본 물질인 DNA에 대한 새로운 구조 제시와 주요 기능에 대한 새로운 차원의 해석으로 생명과학 연구의 새로운 문호를 열었다는 평가를 받고 있다.

자신에게 주어진 능력을 자신이 아닌 모두의 혜택을 위해 나누는 삶을 살고 있는 김병동 교수의 자세를 보며 우리 시대 참 교육자로서 본받아야 할 점이 아닌가란 생각을 해본다. 열정이 식지 않는 그의 모습에 뜨거운 박수를 보낸다.

남윤진 기자

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