[과학] 생명과학이 우리생활에 이용되는 예, 균류를 이용한 생물농약, 원생생물을 이용한 생물연료, 세균을 이용한 플라스틱제

생명 과학은 생명에 관계되는 현상이나 생물의 특징을 연구해 이를 질병의 치료나 환경 문제 등 인류의 복지에 응용하는 측면을 강 조한 학문으로, 생물 자체를 중점으로 연구하는 생물학과는 차이가 있다. 식량 자원 확보 문제, 생물을 응용한 공업, 노화 문제, 인공 장기 등에 이르기까지 여러 분야에서 활용되고 있다.

 

1. 세균, 원생생물, 세균을 활용한 생명 과학의 여러 가지 예

곰팡이를 이용한 식물의 해충 방제

화학 농약 대신에 생물이나 생물이 만든 물질을 이 용해 농작물의 병충해를 막는 것을 생물 농약이라고 한 다. 생물 농약은 살충제나 방충제로 사용된다. 생물 농 약으로 이용되는 균류 중에는 곰팡이인 백강균이 있다. 백강균은 포자 상태로 공기 중에 떠돌다가 곤충의 몸에 자라면서 곤충의 체액과 조직을 먹는다. 따라서 백강균 의 포자가 들어 있는 생물 농약을 농작물에 뿌리면 매미충, 진딧물과 같은 해충을 없애 해충이 농작물에 피해를 주는 것을 막을 수 있다. 또 화학 농약 대신 백강균으로 만든 생물 농약을 사용하면 농약으로 인한 환경 오염 등의 피해를 줄일 수도 있다.

해충잡는 곰팡이

 

 

원생생물을 이용한 생물 연료 생산

원생생물인 미역, 다시마와 같은 해조류나 클로렐라 와 같은 미세 조류에서 특정 성분을 추출해 생물 연료 를 만들 수 있다. 미세 조류는 생장 속도가 빠르며 강이 나 바다에서 살기 때문에 미세 조류를 키우기 위한 땅이 필요 없고, 생물 연료는 석유 연료와는 다르게 사용할 때 오염 물질이 거의 나오지 않는다는 장점이 있다.

 

원생생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리

바다에 사는 원생생물을 이용해 음식물 쓰레기를 처리하는 기술이 개발되고 있다. 미생물을 이용해 음식물 쓰레기를 처리하는 기술은 기존에도 있었지만, 우리나라 음식 은 염분이 많고 물기가 많아 일반적인 원생생물은 염분 때문에 그 안에서 살지 못하므 로 큰 효과를 보기가 어려웠다. 바다에 사는 원생생물은 염분과 수분에 강한 특성이 있 으므로 과학자들은 이를 이용해 음식물 쓰레기를 처리하고, 이 원생생물의 몸속에 있는 물질을 활용하는 방법을 연구하고 있다.

원생생물 음식물쓰레기 처리

 

세균을 이용해 똥으로 에너지를 얻는 방법

과거에는 농사를 지을 때 똥으로 거름을 만들어 사용했다. 따라서 당시에는 똥이 귀 한 자원이었으나 현대에는 깨끗이 치워야 하는 오물이 되었다. 따라서 똥을 자원으로 활용하면 처리 비용뿐 아니라 처리할 때 사용되는 전기나 가스 등의 에너지도 아낄 수 있게 되는 것이다. 똥으로 에너지를 얻으려면 세균의 도움이 필요하다. 똥에 세균을 섞으면 세균이 똥 을 분해하면서 기체가 나오는데, 이 기체를 활용하면 에너지를 얻을 수 있다. 이 에너지 로 전기를 사용할 수 있고 세균이 똥을 분해하면서 나오는 이산화 탄소를 이용해 원생 생물을 기를 수 있다. 또 이 원생생물로부터 생물 연료를 얻을 수 있는 등 여러 가지 이 점이 있다.

 

대장균을 이용한 인슐린 대량 생산

세균이 번식하기 알맞은 조건이 되면 짧은 시간에 많은 수로 늘어난다는 특징을 생 명 과학에 접목한 대표적인 예로 인슐린을 들 수 있다. 인슐린은 사람의 췌장에서 분비 되는 호르몬이지만 당뇨병 환자에게는 생명을 유지하기 위해 꼭 필요한 약제이다. 처음 에는 소나 돼지의 췌장에서 인슐린을 추출했으나 값이 비싸고 부작용이 많았다. 이런 상황에서 인간의 인슐린 유전자를 세균에 이식해 인슐린을 대량 생산하는 연구가 성공 했고, 이후 당뇨병 환자들은 싼값으로 인슐린을 공급받을 수 있게 되었다.

 

바이오 플라스틱 생산

환경을 오염하지 않는 소재로 만든 플라스틱을 바이오 플라스 틱이라고 한다. 바이오 플라스틱은 크게 두 종류로 구분할 수 있 는데, 첫 번째는 곰팡이, 세균 등의 미생물에 의해 완전히 분해 되는 생분해성 플라스틱이고, 두 번째는 식물, 해조류 등을 이용 해 만든 바이오매스 플라스틱이다. 바이오매스 플라스틱 중에는 생분해성을 가지는 것도 있다. 두 가지 모두 현재 환경 오염의 주원인인 플라스틱 쓰레기 문제를 해결할 수 있는 방법으로 주 목받고 있다.

바이오 플라스틱

 

 

2. 세균을 이용한 생명 과학의 이용 예

세균을 이용한 플라스틱 분해

스타이로폼이나 플라스틱을 먹는 벌레가 발견되었다. 갈색거저리 애벌레는 스타이 로폼이나 플라스틱을 먹고 몸 안에서 분해해 배설물을 내보내는 특징이 있다. 이것이 가능한 이유는 놀랍게도 벌레의 뱃속에 플라스틱을 분해하는 세균이 있기 때문이었다. 따라서 과학자들은 이 세균을 이용해 플라스틱을 분해하는 방법을 연구하고 있다.

세균 플라스틱 분해

 

콘크리트를 메우는 세균

벽에 금이 가거나 구멍이 생기면 생명 활동을 시작해 틈이나 구멍을 메우는 세균이 있다. 콘크리트는 시멘트에 모래, 자갈, 물을 섞어 굳힌 것으로 매우 튼튼하고 단단하 지만 시간이 지나면 틈이나 구멍이 생긴다. 그래서 콘크리트를 만들 때 바실러스 파스 테우리라는 세균과 이 세균의 먹이가 되는 물질을 함께 섞어서 집을 지으면 처음에는 콘크리트에 틈이 없어 산소가 들어오지 않기 때문에 세균은 생명 활동을 하지 않지만 시간이 지나 콘크리트에 틈이 생기고 산소가 들어오면 세균이 활동을 시작하면서 탄산 칼슘을 만들어 내어 콘크리트에 생긴 틈이 메워지게 된다.

균열 콘크리트

 

 

3. 생명 과학에서 세균을 이용하는 까닭

몸이 하나의 세포로 이루어진 세균은 대부분 분열의 방법으로 하나의 몸을 둘로 나 누어 두 개의 개체가 되는 방법으로 증식한다. 세균은 먹이가 많고 살기에 알맞은 조건 이 갖추어지면 빠르게 번식한다. 빠르면 20분, 늦어도 몇 시간 만에 한 번씩 분열해 두 배로 늘어날 수 있다. 따라서 세균을 이용하면 동일한 물질을 빠르게 만들어 낼 수 있다 는 장점이 있다