미래 생명공학으로 인간의 선천적 운동 잠재력 자체를 강화하는 기술이 실현될 가능성이 있을까요?

안녕하세요. 미래 생명공학 기술의 실현 가능성에 대해 궁금한 점이 있어 질문드립니다.

궁금한 기술은 단순히 근육량을 늘리거나 운동기록을 일시적으로 향상시키는 기술이 아닙니다.

미래에 유전자 조절, 세포 재생, 조직공학 등의 생명공학 기술을 통해 성인의 근육·힘줄·신경계 등 신체 기능과 운동 잠재력 자체를 생물학적으로 강화하는 것이 가능할지 궁금합니다.

예를 들어 선천적인 단거리 질주 잠재력이 상대적으로 낮은 사람이 기술을 적용받아 근육의 폭발력, 힘줄의 기능, 신경근 협응능력, 훈련에 대한 적응능력 등을 근본적으로 강화하는 것입니다.

다만 기술을 적용한다고 100m 기록이 14초에서 즉시 11초로 단축되는 방식은 아닙니다.

신체 잠재력 자체가 강화된 이후 본인이 5년, 10년 동안 꾸준히 훈련하면서 실제 운동능력과 기록을 점진적으로 발전시키는 방식을 생각하고 있습니다.

여기서 특히 중요하게 생각하는 조건이 있습니다.

모든 사람이 기술을 적용받아 김국영 선수처럼 동일한 최상위 신체 잠재력을 갖게 되는 것이 아니라, 사람마다 기술로 강화할 수 있는 최대 수준 자체에 개인차가 존재하는 방식입니다.

즉, 강화기술을 적용하더라도 개인마다 고유한 근육·힘줄·신경계 특성과 운동 재능의 차이가 유지되기를 바랍니다.

이와 관련하여 세 가지가 궁금합니다.

1. 미래 생명공학이 충분히 발전한다면 성인의 선천적인 운동 잠재력 자체를 생물학적으로 강화하는 기술이 실현될 가능성이 있을까요?

2. 이러한 강화기술이 실현되더라도 사람마다 강화할 수 있는 최대 수준에 개인차가 존재하고, 각자의 고유한 신체적 특성이 유지되는 방식이 가능할까요?

3. 현재 생물학 및 생명공학 연구의 발전 방향을 고려하면 이러한 기술은 과학적으로 실현 가능한 장기 연구 목표인지, 아니면 생물학적 원리상 실현하기 어려운 기술인지 궁금합니다.

현재 기술로 당장 가능한지를 묻는 것이 아니라, 앞으로 수십 년에 걸친 생명공학 발전을 고려했을 때의 장기적인 실현 가능성을 질문드리는 것입니다.

가능하다면 생물학이나 유전학, 생명공학 분야 전문가께서 과학적 근거를 바탕으로 답변해 주시면 감사하겠습니다.

2개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

    장기적으로는 유전자 조절, 재생의학 등을 통해 성인의 근력과 운동 적응 능력을 강화할 가능성이 있습니다 .다만 운동 잠재력은 수많은 유전자와 신경계, 환경이 복합적으로 결정하므로 에측이 어렵습니다. 강화 기술이 발전하더라도 개인별 유전적 특성과 반응 차이는 남을 가능성이 큽니다.

  • 안녕하세요, 토니준님. 이중철 전문가입니다.

    먼저, 미래 생명공학 기술을 통해 성인의 근육, 힘줄, 신경계의 운동 잠재력 자체를 생물학적으로 향상시키는 것은 장기적으로 충분히 실현 가능한 연구 목표 중 하나이며, 기술이 성공적으로 적용되더라도 개인 고유의 골격 구조와 유전적 복합성 때문에 개인차와 신체적 특성은 자연스럽게 유지된답니다. 질문자님이 ​질문해 주신 세 가지 사항에 대해 비교적 이해하기 쉬운 생명과학 수준의 원리와 최신 연구 동향을 바탕으로 정리해 설명 드리겠습니다.

    ■ 성인의 선천적 운동 잠재력 강화 기술의 실현 가능성

    ​현재 생명공학의 발전 흐름을 보면, 성인이 된 이후에도 신체의 적응 한계선 자체를 끌어올리는 기술은 수십 년 내에 단계적으로 실현될 가능성이 높습니다. 고교 생명과학 시간에 배우듯, 우리 몸의 근육은 수축 속도가 빠르고 힘이 강한 속근 섬유와 지구력이 좋은 지근 섬유로 나뉩니다. 과거에는 이러한 근육의 구성 비율이나 잠재력이 태어날 때 결정되면 성인이 된 후 거의 바뀌지 않는다고 여겨졌습니다. 하지만 최근의 후성유전학 조절 기술과 mRNA 및 바이러스 벡터를 이용한 유전자 발현 유도 기술은 세포의 특성을 성체 상태에서도 재프로그래밍할 수 있음을 증명하고 있거든요.

    ​첫째, 근육계에서는 근육 성장을 억제하는 신호인 마이오스타틴을 조절하거나, 손상된 근육을 재생하는 근육 줄기세포인 위성세포의 분열 능력을 활성화하는 연구가 활발합니다. 이를 통해 단순히 일시적으로 근육을 키우는 것이 아니라, 훈련 자극을 받았을 때 근섬유가 더 빠르고 강하게 초과 회복하도록 세포 차원의 한계치를 높일 수 있습니다.

    ​둘째, 힘줄과 인대 같은 결합조직은 혈관이 적어 회복과 강화가 매우 더딘 조직인데요. 성장인자를 탑재한 나노 전달체나 조직공학적 콜라겐 리모델링 기술을 통해 힘줄의 탄성 강도와 에너지 저장 능력을 생물학적으로 향상시키는 연구가 진행되고 있습니다. 힘줄의 탄성이 강해지면 단거리 질주 시 지면을 박차고 나가는 탄성에너지가 크게 향상됩니다.

    ​셋째, 신경계에서는 신경근 접합부의 신호 전달 효율을 높이고, 뇌와 척수에서 근육으로 신호를 보내는 운동 단위 동원율을 극대화하는 신경가소성 자극 기술이 연구되고 있습니다. 따라서 잠재력이 개선된 신체에 장기간의 체계적인 훈련이 더해진다면, 선천적 한계에 부딪혔던 운동 기록을 점진적으로 돌파하는 것이 생물학적으로 충분히 가능해집니다.

    ■ 기술 적용 후에도 개인차와 고유 특성이 유지되는 이유

    ​모든 사람이 동일한 기술을 적용받더라도 한 사람의 운동 능력은 단 몇 개의 유전자로 결정되는 것이 아니기 때문에 개인차와 고유한 개성은 그대로 유지될 수밖에 없습니다. 운동 능력은 수백, 수천 개의 유전자가 얽혀 있는 다인자 유전 형질입니다. 생명공학 기술로 특정 근육 경로의 효율을 20% 높여준다고 해도, 그 신호가 작동하는 기본 바탕인 개개인의 생화학적 대사 환경과 세포 내 반응 체계는 사람마다 완전히 다릅니다. 이를 유전학에서는 유전자 간 상호작용이라고 부르는데요, 동일한 강화 자극이 주어져도 어떤 사람은 폭발적인 힘으로 더 많이 전환되는 반면, 어떤 사람은 피로 회복 속도가 빨라지는 쪽으로 발현될 수 있습니다. 또한 성인의 골격 구조와 생체역학적 지레 비율은 유전자 조절만으로 바꿀 수 없습니다. 뼈의 길이, 골반의 너비, 아킬레스건이 뼈에 부착된 각도와 위치 등은 물리학적으로 힘을 전달하는 고유한 하드웨어 역할을 하거든요. 여기에 개개인의 뇌 구조, 고유한 움직임 패턴, 5년에서 10년 동안 쌓아가는 훈련의 집중도와 질적 차이가 결합합니다. 따라서 기술을 통해 각자의 원래 잠재력보다 훈련 반응성을 끌어올릴 수는 있지만, 모두가 동일한 최고점에 도달하는 평준화는 생물학적으로 일어나기 어렵답니다.

    ​

    ■ 장기 연구 목표로서의 과학적 실현 가능성

    ​이러한 기술은 과학 법칙을 거스르는 공상과학이 아니며, 이미 의학적 목적에서 출발하여 활발히 탐색되고 있는 현실적인 장기 연구 분야입니다. 현재 진행 중인 근이영양증, 척수 손상 환자의 운동 신경 복구, 노인성 근감소증 치료제 연구들이 바로 이러한 기술의 기반이 되고 있습니다. 병적인 상태를 정상으로 회복시키는 치료 기술이 고도화되면, 자연스럽게 정상 세포의 적응 능력을 최적화하는 생체 조절 기술로 확장되기 때문입니다. 다만, 생물학에는 항상성과 생체 대사 간의 균형이라는 중요한 원리가 존재합니다. 근육의 수축력이 지나치게 강해지면 힘줄이 뼈에서 떨어져 나갈 위험이 커지고, 신호 전달 경로를 무리하게 상향 조절하면 세포 노화나 암 발생 위험이 높아질 수 있습니다. 따라서 미래 생명공학이 지향하는 실현 가능한 방향은 신체를 마구잡이로 개조하는 것이 아니라, 신체 부위 간의 균형을 맞추면서 훈련 자극에 대한 인체 고유의 회복 및 적응 네트워크를 정밀하게 재조정하는 안전한 기술 형태가 될 것이랍니다.

    ​

    정리하자면,

    성인의 근육과 힘줄, 신경계 잠재력을 생물학적으로 강화하여 장기 훈련의 효과를 높이는 기술은 재생의학과 유전자 제어 기술의 발전 흐름상 실현 가능한 장기 연구 과제입니다. 다만 인체는 수많은 유전자와 고유한 골격 구조가 복합적으로 맞물려 작동하므로, 기술이 도입되더라도 모두가 똑같아지는 것이 아니라 각자의 신체적 특성과 개인차를 유지한 채 각자의 최고 잠재치를 넓혀가는 방식으로 발전하게 될 것으로 사료됩니다.

    ※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉