더블린 상공에 떠다니는 DNA는 야생동물부터 불법 약물까지 모든 것을 보여준다. 과학자들은 공기 필터를 사용하여 eDNA를 수집함으로써 우리가 눈으로 직접 보지 않고도 눈에 보이지 않는 방식으로 종과 병원균을 추적할 수 있음을 보여주었다. 더블린은 기네스 맥주를 몇 잔 즐기고, 지역 주민들의 따뜻한 환영을 받으며, 술집에서 흘러나오는 활기찬 전통 음악이 도시 공기 속으로 퍼져 나가는 도시로 알려져 있다. 하지만 바람에 떠도는 건 음악뿐만이 아니다. 더블린의 공기에는 대마초, 양귀비, 심지어 환각 버섯까지 섞여 있다. 적어도 DNA는 그것들을 알려주고 있다. 새로운 연구에 따르면, 공기 중에서 흡입한 DNA는 추적하기 힘든 살쾡이부터 불법 약물까지 모든 것을 추적할 힘을 가지고 있다고 한다.

플로리다 대학교 야생동물 질병 유전체학 교수이자 공기 중에서 추출한 DNA의 광범위한 활용 가능성을 보여주는 새로운 연구의 주저자인 데이비드 더피 박사는 “환경 DNA에서 얻을 수 있는 정보의 수준은 인간, 야생동물, 그리고 인간 건강에 영향을 미치는 다른 종에 이르기까지 잠재적으로 어떤 응용이 가능한지 아직 고려하기 시작 단계에 있습니다.”라고 말했다.

플로리다 대학교 휘트니 해양생물학 연구소에 있는 더피 박사의 연구실은 바다거북 유전학 연구를 위해 환경 DNA(eDNA)를 해독하는 새로운 방법을 개발했다. 물, 토양, 모래와 같은 환경 샘플에서 채취한 DNA를 이용하여 인간을 포함한 모든 종을 연구할 수 있도록 연구 도구를 확장했다. 하지만, 이 DNA 가닥들은 진흙탕에 가라앉거나 강을 따라 흘러가는 것이 아니다. 공기 자체에도 유전 물질이 스며들어 있다. 간단한 공기 필터를 몇 시간, 며칠, 또는 몇 주 동안 작동시키면 근처에서 자라거나 돌아다니는 거의 모든 종의 흔적을 포착할 수 있다.

“처음 시작했을 때는 공기 중에서 온전한 크기의 DNA 조각을 얻는 것이 어려울 것 같았습니다. 하지만 사실은 그렇지 않습니다. 실제로 많은 유익한 DNA를 찾고 있습니다. 즉, 종을 직접 해치거나 직접 볼 필요 없이 연구할 수 있다는 뜻입니다. 미생물과 바이러스부터 살쾡이와 인간 같은 척추동물, 그리고 그 사이의 모든 종에 이르기까지 한 지역의 모든 종을 동시에 연구할 엄청난 가능성을 열어줍니다.”라고 더피는 말했다.

개념 증명의 하나로 연구진은 더블린 대기에서 바이러스와 박테리아를 포함한 수백 가지의 다양한 인간 병원균의 흔적을 포착할 수 있음을 보여주었다. 이러한 감시는 과학자들이 신종 질병을 추적하는 데 도움이 될 수 있다. 연구진은 동일한 방법으로 땅콩이나 꽃가루와 같은 흔한 알레르겐을 현재보다 더 정확하게 추적할 수 있다는 것을 발견했다.

eDNA의 힘을 시험하는 또 다른 사례로, 더피의 연구실은 플로리다 숲의 공기에서 DNA를 채취하여 살쾡이와 거미의 기원을 밝혀냈다. 공기 필터 하나만 있으면 과학자들은 멸종 위기에 처한 종을 추적하고 어디에서 왔는지 알아낼 수 있었다. 겁이 많은 동물을 직접 보거나 숲 바닥에서 배설물 샘플을 수색할 필요도 없었다. 야생동물을 구하고 보존하려면 동물의 기원을 아는 것이 현재 어디에 있는지 아는 것만큼 중요할 수 있다.

이 강력한 분석은 놀라운 속도와 효율성을 갖추고 있다. 연구팀은 한 명의 연구자가 작고 저렴한 장비와 클라우드에 호스팅 된 소프트웨어를 사용하여 단 하루 만에 모든 종의 DNA를 처리할 수 있음을 입증했다. 이러한 빠른 처리 속도는 불과 몇 년 전만 해도 불가능했으며, 전 세계 더 많은 과학자가 고급 환경 연구에 참여할 수 있게 해 준다. 동일한 도구를 사용하여 민감한 인간 유전 데이터를 식별할 수 있는 잠재력이 있으며, 이것이 바로 더피와 그의 연구진이 빠르게 발전하는 eDNA 분야에 대한 윤리적 보호 장치를 마련해야 한다고 주장하는 이유이다.

“공상과학 소설처럼 보이지만, 이제는 과학적 사실이 되어가고 있습니다. 이 기술이 마침내 환경 문제의 규모에 버금가고 있습니다.”라고 더피 박사가 마지막으로 덧붙였다.

참조:
Orestis Nousias, Mark McCauley, Maximilian R. Stammnitz, Jessica A. Farrell, Samantha A. Koda, Victoria Summers, Catherine B. Eastman, Fiona G. Duffy, Isabelle J. Duffy, Jenny Whilde, David J. Duffy. Shotgun sequencing of airborne eDNA achieves rapid assessment of whole biomes, population genetics and genomic variation. Nature Ecology & Evolution, 2025; DOI: 10.1038/s41559-025-02711-w