우주 이주에 꼭 데려가야 할 생명체 미생물의 필요성, 역할, 활용 방식

인류가 지구를 넘어 다른 행성으로 이주하는 날이 머지않았습니다. 그런데 그 길에 반드시 함께 가야 할 생명체가 있습니다. 바로 미생물입니다. 이 글에서는 먼저 왜 인류 이주에 미생물이 필수적인지를 정리하겠습니다. 다음으로 어떤 종류의 미생물이 꼭 필요하며 어떤 기능을 할 수 있는지를 살펴보겠습니다. 마지막으로는 인류가 다른 행성에서 자급자족 생태계를 만들기 위해 어떤 방식으로 미생물을 활용할 수 있을지를 알아보겠습니다.

왜 인류의 행성 이주에 미생물이 반드시 필요한가

우리는 흔히 인류의 우주 이주를 말할 때 로켓 기술, 에너지 자원, 방사선 차폐, 중력 적응 같은 물리적 조건을 먼저 떠올립니다. 물론 그것들도 중요합니다. 하지만 진짜 중요한 문제는 다소 보이지 않는 곳에 숨어 있습니다. 바로 인간 내부와 주변의 생물학적 균형, 그중에서도 미생물과의 공존입니다. 인간은 사실상 수조 마리의 미생물과 함께 살아가는 복합 생명체입니다. 이 공생관계는 생명 유지의 핵심이라고 해도 과언이 아닙니다. 첫째로 장내 미생물은 면역계와 대사계의 핵심 조절자입니다. 인간의 면역 세포 대부분은 장에서 미생물과 상호작용하며 조절됩니다. 만약 이 균형이 무너지면 감염에 취약해집니다. 우울증, 집중력 저하, 만성 염증 등 다양한 문제가 발생할 수 있습니다. 지구를 떠나 새로운 행성에서 수개월 또는 수년 동안 생활하게 된다면 미생물 없이 인간의 신체 시스템은 급격히 무너질 수밖에 없습니다. 둘째로 미생물은 음식물 분해와 영양소 흡수에도 관여합니다. 특히 채식 위주의 우주식이나 인공 배양 식품을 섭취하는 환경에서는 미생물의 소화 보조 기능이 없으면 충분한 영양 흡수가 어려워질 수 있습니다. 예를 들어 셀룰로오스 같은 식물성 섬유는 장내 특정 균이 없으면 소화되지 않습니다. 그리고 이는 에너지 부족이나 위장 장애로 이어질 수 있습니다. 셋째로 미생물은 환경 정화와 자원 재생에도 관여합니다. 인류가 화성이나 달에 기지를 세운다고 가정했을 때 가장 먼저 필요한 것은 폐기물 처리 시스템과 자원 재활용 시스템입니다. 이때 미생물은 유기물 분해, 폐수 정화, 메탄 생성, 비료 생산 등 다양한 역할을 맡을 수 있습니다. 결국 미생물 없이는 자급자족 생태계를 만들 수 없습니다. 인간 혼자 살아남을 수 없습니다. 마지막으로 심리적 안정도 미생물과 연결돼 있습니다. 장내 미생물은 세로토닌, 도파민과 같은 신경전달물질 분비에 영향을 주며 이는 우주에서의 고립감, 우울감, 불면증을 완화하는 데 중요한 역할을 합니다. 실제로 우주비행사 중 일부는 장내 미생물 다양성이 줄어들면서 감정 기복과 스트레스 저항력이 약화되었다는 보고도 있습니다. 즉 인간이 행성을 옮겨간다고 해서 혼자 떠날 수는 없습니다. 미생물이라는 보이지 않는 이주민들이 반드시 함께해야만 인류는 새로운 환경에서 생존하고 정착할 수 있는 것입니다.

어떤 미생물들이 꼭 필요하며 어떤 역할을 하는가

행성 이주를 위한 미생물 리스트는 유산균 몇 종으로 끝나지 않습니다. 인류가 새로운 행성에서 생활하기 위해서는 기능 중심의 미생물 설계가 필요하며 각 생존 조건에 맞는 미생물 조합이 준비돼야 합니다. 그 역할은 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다. 건강 유지, 환경 관리, 자원 생산입니다. 첫 번째는 건강 유지형 미생물군입니다. 이 카테고리에는 유산균, 비피더스균, 아커마니아 무시니필라 등 장 건강과 면역 기능에 영향을 주는 균들이 포함됩니다. 이들은 위장 내 환경을 안정시키고 유해균을 억제합니다. 또한 영양소 흡수를 돕는 기능을 합니다. 특히 인공식 위주의 식단에서 부족하기 쉬운 비타민 B군이나 비타민 K2는 특정 유익균이 생성하는 경우가 많기 때문에 음식만으로는 보완할 수 없습니다. 두 번째는 환경 관리형 미생물군입니다. 대표적으로 질산염을 제거하거나 암모니아를 무독성으로 바꾸는 균, 유기물을 분해해 퇴비나 비료로 바꾸는 균, 오염된 물을 정화하는 미생물들이 여기에 해당됩니다. 폐쇄된 우주 기지나 정착촌에서는 음식물 쓰레기, 배설물, 폐수 등이 생깁니다. 이들을 단순히 버릴 수는 없습니다. 따라서 이들을 자원으로 바꾸는 생물학적 처리 시스템이 필요합니다. 또한 그 핵심에는 항상 미생물이 있습니다. 세 번째는 자원 생산형 미생물군입니다. 이들은 식량, 에너지, 건축 자재 등의 자원을 만들어주는 역할을 합니다. 예를 들어 광합성 기반의 남세균(Cyanobacteria)은 이산화탄소를 흡수하고 산소를 만들어냅니다. 그리고 동시에 단백질을 함유한 바이오매스를 생성할 수 있습니다. 또 일부 고세균(Archaea)은 극한 환경에서도 메탄을 생성하거나 금속을 추출하는 기능을 지니고 있어 화성 자원 개발에 활용될 가능성이 있습니다. 그 외에도 유전자 조작을 통해 특정 성분을 생산하도록 설계된 합성생물학 기반의 미생물도 이주 프로젝트에서 매우 중요한 역할을 할 것으로 보입니다. 예를 들어 미생물이 비타민, 의약품, 바이오연료, 플라스틱 대체 소재 등을 생산하게 만드는 기술은 이미 실험실에서 가능성을 입증하고 있습니다. 앞으로 우주 공간에 맞춰 최적화되는 방향으로 발전 중입니다. 결국 어떤 미생물이 필요하냐는 질문에 대한 답은 하나입니다. 지구에서의 삶을 우주에서 재현하기 위해 필요한 모든 생명 활동을 도와줄 수 있는 미생물이 바로 우리가 이주 시 데려가야 할 대상입니다.

미래의 행성 개척에서 미생물을 활용하는 방식

앞으로 인류가 화성이나 달에 정착하게 된다면 초기에는 로켓으로 많은 장비와 물자를 옮겨야 할 것입니다. 하지만 장기적으로는 현지 자원으로 필요한 물질을 생산하고, 폐기물을 처리하며, 생명 시스템을 순환시키는 자급형 구조를 구축해야 합니다. 이때 가장 중요한 역할을 맡게 될 존재가 바로 미생물입니다. 첫 번째 활용 방식은 미생물 기반 폐기물 처리 및 자원 순환 시스템입니다. 인간이 소비한 식품, 배설물, 생활 쓰레기를 미생물이 분해해 퇴비, 연료, 정수된 물로 바꾸는 기술이 우주 생태계의 기초가 될 것입니다. 실제로 NASA와 ESA는 이와 관련한 폐쇄형 생태계 실험을 수년 전부터 운영하고 있습니다. 일부 우주 실험실에서는 이미 미생물을 활용해 배설물에서 메탄을 추출하거나 단백질을 생성하는 데 성공한 사례도 있습니다. 두 번째는 미생물 기반의 농업 기술입니다. 단순한 토양이 아니라 미생물과 함께 조성된 인공 배양토를 활용해 식물을 재배하는 시스템이 개발되고 있습니다. 특정 균은 식물의 뿌리와 공생하며 질소 고정이나 인산 흡수를 도와주기 때문에 제한된 자원 환경에서 작물의 생장을 극대화할 수 있습니다. 미래의 우주 온실은 단순한 식물 재배 공간이 아니라 식물과 미생물이 함께 작동하는 복합 생명 유지 시스템이 될 것입니다. 세 번째는 유전자 편집 미생물을 활용한 바이오팩토리 건설입니다. 앞서 언급한 것처럼 미생물은 플라스틱, 연료, 약물, 비타민, 조직공학 재료 등을 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 인류가 새로운 행성에서 자체적으로 필요한 자원을 생산하려면 이 같은 미생물 기반 바이오팩토리가 필수가 될 것입니다. 특히 지구에서 생산해 가져가는 방식은 비용이 크고 불안정하기 때문에 현지에서 바로 생산 가능한 미생물 기술은 자급 경제의 핵심이 됩니다. 마지막으로는 인류 생존 전략의 일부로서 미생물 이식 기술이 있습니다. 이는 인간의 장 내 미생물이 망가졌을 때 사전에 보존해 둔 균주를 이식하거나 장 내 환경을 재설계하는 방식입니다. 미래에는 출생 시 유익균 샘플을 보존하고 필요할 때 이를 복원해 장 건강을 회복하는 시스템이 우주기지 의료 시스템의 일부가 될 수도 있습니다. 결국 미래의 행성 개척은 로봇과 인공지능이 주도하는 것이 아니라 작고 보이지 않는 미생물과의 협업으로 완성되는 유기적인 생태계 구축이 핵심이 될 것입니다. 우리가 우주로 가져가야 할 생존 기술은 생각보다 훨씬 작고 조용하며 하지만 결정적인 존재인 것입니다.