‘윙윙~’ 소리가 들어오면 일순간 몸을 굳게 만드는 꿀벌. 때로는 무서운 꿀벌이지만 꿀벌은 우리에게 참 소중한 존재다. 세계 식량의 90%를 차지하고 있는 100종의 작물 중 사과, 아몬드, 양파 등 70종 이상이 꿀벌에 의해 자란다. 식물이 열매를 맺을 수 있도록 꿀벌이 도와주기 때문이다. 농림축산식품부 통계에 따르면 2022년 국내에서 실종되거나 폐사한 꿀벌은 약 78억~80억 마리에 달한다. 우리나라만의 문제는 아니다. 2010년대에 전 세계 꿀벌의 30~40%가 사라진 것으로 보고된다. 꿀벌 서식지와 개체수 감소는 생태계 교란을 넘어 심각한 식량문제로 이어질 수 있다. 이에 과학자들을 여러 방법으로 꿀벌을 살리기 위한 프로젝트를 시작했다.

꿀벌을 위한 ‘슈퍼푸드’ 개발

기후변화로 인해 꿀벌의 생존에 필요한 꽃의 다양성이 줄어들고 있다. 꽃가루에는 꿀벌 발달에 필수적인 ‘스테롤’ 성분이 들어 있다. 그런데, 자연 속 꽃가루가 부족해지며 양봉 농가에서는 인공 꽃가루 대체제를 꿀벌에게 사료로 준다. 하지만 단백질과 설탕, 기름 등으로 만들어진 이 대체제는 적절한 스테롤을 포함하지 않아 영양 측면에서 불완전하다는 한계가 있다.

영국 옥스퍼드대가 이끄는 국제 공동연구진은 꿀벌의 번데기와 성체 조직을 분석해 꿀벌 건강에 중요한 6가지 스테롤을 규명했다. 이후 크리스퍼 유전자가위 기술을 통해 효모인 ‘야로위아 리포리티카(Yarrowia lipolytica)’를 유전적으로 조작하여 6종의 필수 스테롤을 생산하도록 편집했다. 야로위아 리포리티카는 식품 안전성이 입증된 성분으로, 이미 산업에서 오메가-3 지방산, 무칼로리 감미료 등을 생산하는 데 사용되고 있다.

연구진은 배양한 효모를 분말로 가공하여 꿀벌을 위한 사료로 만들었다. 3개월 동안 꿀벌에게 새로 제작한 사료를 제공했다. 그 결과 일반 대체제를 섭취한 집단은 대체로 90일 이후 번식을 중단했지만, 스테롤 식단을 섭취한 집단은 이후에도 번식을 이어갔다. 또한, 새로운 사료를 섭취한 집단은 기존 대체제 대비 최대 15배 이상 많은 유충을 생존시켰다. 꿀벌의 번식률과 생존력이 향상됐다는 의미다. 연구결과는 지난 8월 20일 최고 권위의 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 실렸다.

연구를 이끈 제랄딘 라이트 교수는 “합성생물학을 이용해 생태학적 문제를 해결할 수 있음을 보여준 연구로, 자연 꽃가루 자원을 고갈시키지 않으면서도 꿀벌 집단의 회복력을 높이는 실질적 방법이 될 것으로 기대한다”며 “대규모 현장 시험을 성공적으로 거치면, 향후 2년 내에 농가에 보급할 수 있을 것”이라고 말했다.

여왕벌 시중드는 꿀벌 로봇

한편, 여왕벌의 시중을 드는 로봇을 만들어 꿀벌 생존을 돕는 프로젝트도 있다. 영국 더럼대 등 유럽 공학자들이 진행하는 ‘로보로열(Roboroyale)’ 프로젝트다. 여왕벌은 수벌과 교미하며 자손을 번식시키는 역할을 한다. 이때 로봇 꿀벌은 여왕별이 알을 잘 낳을 수 있도록 단백질이 풍부한 먹이를 가져다주는 역할을 한다.

더 나아가, 여왕벌이 꿀벌들에게 페로몬을 효과적으로 전달하는 일도 돕는다. 페로몬은 여왕별이 꿀벌들이 특정 행동을 하도록 만드는 물질이다. 즉, 여왕벌의 지시사항이 잘 전달되어, 꿀벌들이 일을 더 잘할 수 있게 만든다.

파르샤드 아빈 영국 더럼대 박사는 “우리는 여왕벌이라는 단 하나의 동물과만 상호작용하는 방식으로 전체 생태계에 영향을 미칠 계획”이라며 “산란과 같은 활동이 적절한 시기에 이뤄지도록 한다면, 더 건강한 새끼들과 더욱 활동적이고 건강한 군집을 가질 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.