농예화학의 옛날과 지금

농예화학의 수비범위는 실로 그 범위가 넓으며 주변에서 무수히 많은 연구대상을 쉽게 찾을 수 있다. 일본식에서 빠질 수 없는 간장, 된장, 가다랑어포, 화학조미료 그리고 일본 술. 양식 테이블 위의 치즈, 요구르트, 빵과 와인. 미생물의 힘을 빌려 이러한 식품을 제조하는 이른바 발효라고 하는 현상은 농예화학의 메인 테마의 하나이다.
또한 농업생산의 주역인 식물의 생리기능과 이를 지원하는 농약 · 비료 · 토양개량에서 환경복원까지가 농예화학에 포함되어 있다. 한편, 식품을 먹을 때의 미각 · 후각 그리고 영양섭취와 더불어 건강상의 큰 관심사인 알레르기와 면역의 문제. 발병했을 때 도움을 받는 항생물질 · 항암제 등의 의약품 탐색도 중요한 목표이다. 이와 같이 농예화학의 대상은 한마디로 성명할 수 없을 만큼 다방면에 걸쳐있으며 21세기의 일본을 지탱해 주는 광범위한 바이오산업의 대부분을 망라하고 있다.
「농예화학」이 일본에 뿌리를 내린 것은 지금으로부터 약100년 전의 일이다. 농업과 밀접하게 연관되는 사항을 화학의 시점에서 연구하는 학문으로서 탄생했다. 같은 농학부 안에서도 품종개량이나 녹지식물의 이용 등, 생물학에 기초를 둔 농학분야와는 달리 화학의 힘으로 농업생산에 관련된 문제들을 해명하고 해결해 가고자 하는 점이 특색이다. 농예화학의「예」는 원예를 의미하는 것이 아니다. 단지 「농업화학」이라고 하면 농약으로 한정되는 인상을 주기 때문에 보다 폭넓은 대상을 이미지화하여「농예화학」이라 명명했다고 전해지고 있다. 이 명칭을 결정한 선인의 센스와 패기에 감탄하게 되는 것은 필자뿐일까? 일본 농예화학의 여명기에 미국으로부터 초빙되어 삿포로농학교(현 홋카이도대학농학부)에서 교편을 잡은 교사 한 명이 있는데 이 사람이「소년이여, 야망을 가져라!」라는 말을 남긴 W.S. Clark 박사이다.
이렇게 탄생된 농예화학과의 분야에서 노벨상 급이라고 평가 받을 정도의 세계적으로 뛰어난 몇 가지 업적이 있다. 그 한가지로 유명한 것이 1910년 세계에서 먼저 각기병 치료에 유효한 성분으로써 쌀겨에서 오리자닌(비타민B1)을 추출해낸 스즈키 우메타로(鈴木梅太郎)의 연구이다.
그 후 농예화학은 주변의 여러 분야를 아우르며 외국에서 그 유례를 찾아볼 수 없는 독특한 발전을 이뤄왔다. 현재 농예화학은 동물 · 식물 · 미생물 등 다양한 생물의 생명의 구조를 과학적으로 해명하는「바이오 사이언스」와 그 성과를 확대하여 인류사회에 유용하게 쓰이는 것을 목적으로 하는「바이오 테크놀로지」두 가지 측면을 갖고 있다.
농예화학의 대상 역시 시대의 요청에 부응하여 계속 그 폭이 넓어지고 있으며 식량생산 · 건강의 문제, 자원 에너지 문제 및 환경문제라고 하는 21세기 인류가 직면할 중요한 문제의 해결을 과제로 다방면의 연구를 전개하고 있다.

농예화학의 사고방식

실험을 중시하고 바이오산업과 밀접한 공학적 측면을 지닌 농예화학은 종종 공학분야와 비교된다. 필자의 사적인 견해이기는 하지만 원예화학은 그 사고방식과 연구의 진행방법에서 공학분야와는 다소 차이가 있다고 본다. 공학의 기본은 성질이 분명한 재료를 조립하여 새로운 장치를 만드는 것이다. 재료의 조합에 의해 이론치를 산출하고 실험을 반복하여 결과를 확인, 개량을 더하는 것으로 목적하는 장치 개발을 한다. 공학의 궁극적 목표는「발명」인 것이다. 따라서 전제가 되는 재료의 불확정요소를 가능한 한 최소화하여 연역적 고찰로써 앞을 내다본다. 생물을 연구대상으로 하지만 생물의 한가지 측면에 주목하고 단순화한 모델을 이용하여 연역적 사고방식을 적용하고자 한다. 이러한 매우 합리적인 공학의 사고법과 계속된 노력이 선진공업국일본의 오늘을 구축한 것임에 틀림없다.
한편 농학부의 한 분야로서 생겨난 농예화학에서는 연구대상으로서의 생물이 다양한 능력을 감추고 있는 블랙박스 라고 하는 인식이 있다. 블랙박스의 내용을 아는 일, 즉「발견」도 중요한 목표의 하나이다. 배양조건을 검토하고 시약을 작용시켜 그 효과를 관찰하고 유전자를 조작해 그 영향을 해석한다. 예리한 관찰자의 눈에 의해 다양한 실험에서 얻어진 결과를 검토하고 블랙박스의 내용에 관한 정보를 얻는 것과 함께 블랙박스의 능력을 최대한 유도해내는 방법을 찾는다. 이러한 귀납적 사고방식이 커다란 성과를 올려온 농예화학의 근본에 있는 것이다.
농예화학의 또 하나의 특색은 미지생물의 능력에 기대를 걸고 있다는 점일 것이다. 화학조미료의 성분인 글루타민산, 페니실린 · 스트렙토마이신 등의 항생물질이나 프로테아제 · 셀룰라아제 등의 효소 개발이 좋은 예이다. 이러한 각종 유용물질을 생산하는 미생물의 상당수가 농예화학자에 의해 단리(單離)되고 있다.
그러나 목적하는 물질을 적절하게 생산해주는 미생물은 어디를 찾으면 발견할 수 있는 것 인가. 처음부터 존재하기는 하는 것인지 조차 알 수 없다. 이러한 미생물을 전세계를 돌아다니며 찾아내는 작업(screening)은 대개 운에 맡겨야 하는 일이어서 학문으로는 받아들여 질 수 없는, 불합리한 것이라 비판 받는 일도 많다. 하지만 이론보다는 증거. 다양한 생물의 능력을 믿고 지속적으로 찾아온 연구자 · 기술자의 낙관적이기까지 한 신념과 새로운 재료를 손에 넣고자 하는 집념의 대부분이 결실을 보아 지금까지 경이로울 만큼 많은 성과가 실용화되어 사람들에게 도움을 주고 있는 것이다.
이 만큼의 역사와 실적을 지닌 농예화학이지만 대학편람을 보면 농예화학과가 있는 대학은 몇 되지 않다는 사실을 알게 될 것이다. 약15년 전까지는 농학부가 있는 대학은 반드시 라고 말해도 좋을 만큼「농예화학과」를 설치하고 있었으나 국공립대학을 중심으로 진행된 농학부 기구개혁의 일환으로 농예화학과의 대부분이 새로운 명칭의 학과로 대치되었고「농학부」라는 학부 자체도 다른 명칭으로 바뀐 곳이 적지 않다.
현재의 학문은 경계가 없는 시대. 학문의 발전에 따라 연구대상이 점점 넓어지게 되면 주변분야와 연구대상이 중복되는 부분이 나타나 인재의 교류가 활발해 지지만 그 분야의 특색이 희미해져 다른 분야와의 구별이 어려워지게 되는 것도 시대의 흐름이다. 그럼에도 불구하고「농예화학」의 연구기법과 사고방식은 꾸준히 계승되고 있으며 명칭은 사라졌어도「농예화학」의 정신은 살아있는 것이다.

무엇을 어떻게 배우나

그러면 농예화학관련분야에 진학하여 어떠한 것을 배우게 되는 것일까? 우선 화학과 생물의 기초를 철저하게 배운다. 구체적으로 생화학, 유기화학, 효소학, 분석화학, 미생물학, 유전학 등. 그 다음에 몇 개의 분야로 나뉘어 학습과 연구를 진행해 나가게 된다. 토양학 · 식물생리학과 같은 분야에서는 유전자조작 등의 최신기술을 이용한「식물의 품종개량」이나「환경정화」「사막의 녹지화」등을 목표로 한다. 천연물화학 분야에서는 동식물이나 미생물 등 다양한 생물에 의해 만들어지는 천연화합물에 대해 연구하고 미량으로도 큰 효과가 있는「생리활성물질」의 연구를 실시하고 있다. 식품관련분야에서는 전통적인「식품의 영양과 가공」에 관한 연구부터 오늘날에는「기능성식품」「알레르기」「면역」등 건강에 관련된 여러 문제에 매진하고 있다. 또한 미생물관련분야에서는 전통적인「발효식품」, 아미노산, 핵산 등「조미료」나 각종「효소」를 미생물의 힘으로 제조하는 연구로부터 발전해 왔으며 현재는 유전자공학이나 게놈(genom)정보 등을 구사하여「항생물질」「항암제」등의 의약품 탐색도 하고 있다. 이 모든 분야에서는 바이오 사이언스와 바이오 테크놀로지 라는 두 가지 핵심에 준하여 진실을 추구하며 인류사회에 이바지하기 위해 하루하루 연구에 힘쓰고 있다.

실험으로 나날을 보내는 생활

농예화학은 실험이 매우 중요시되는 학과이다. 실험은 막대한 시간과 노력을 필요로 하며 모든 대학의 농예화학관련학과에서는 충실한 실험 · 실습 커리큘럼으로 학생실험이나 실습에 많은 시간을 배당하고 있다. 또한 최종학년에서의 졸업연구는 필수단위이므로 1년간의 연구를 논문의 형태로 정리하는 것을 의무화하고 있다. 실제로 많은 대학에서 4년 차 학생은 개개의 연구실에 배치되어 지도교관 하에 특정 테마를 부여 받아 대부분의 시간을 졸업연구로 보내게 된다.
여기서「학생실험 · 실습」과「연구」의 차이에 대해 간단하게 서술해 두겠다. 학생실험이나 실습은 기술과 지식을 체득하는 것에 목적이 있다. 때문에 처음부터 결과가 드러나있는 실습을 행하여 예정대로 결과가 나올 것인가에 일희일비하며 실험의 원리 · 절차 · 결과처리 · 보고서작성방법 등에 대해 학습한다. 한편 연구는 진실탐구가 목적이다. 누구도 알지 못하는 것을 해명하기 위해 가설을 세우고 그것을 실증하기 위한 실험을 기획한다. 예상대로의 결과가 나올 때가 있는가 하면 전혀 예상 밖의 결과가 나올 때도 있다. 실험의 결과는「예정」되어 있지 않기 때문이다. 실험에는 누구라도 가능한 쉬운 실험도 있고 고도의 기술을 가진 사람이 아니면 불가능한 난이도 높은 실험도 있다. 지식뿐 만이 아니라 실험을 성공시키는 기술 또한 습득해야만 한다. 「기술의 연마」가 중요한 것이다. 과학기술의 진보로 인해 현재 농예화학분야의 전문교육에 있어서 필요한 지식 · 기술의 수준은 대단히 고도화 되어있다. 졸업논문에서 최첨단에 도달하는 것이 매우 어려워진 상황이므로 농예화학분야에서도 대학원석사과정(2년간)에 진학을 희망하는 학생이 급속도로 증가하고 있는 추세다. 대학원에 진학하면 최첨단을 지향하며 더더욱 연구에 담금질하는 생활을 하게 된다. 그리고 생명과학의 전문가로서 기술과 소양을 습득하고「실전능력」을 갖춘 인재로 사회로 나아가게 된다.

선배로서

나의 전문은 미생물학이다. 박테리아(세균), 효모, 곰팡이 등의 여러 생물을 상대로 격투를 벌일 작정 이였으나 솔직히 말하자면 줄곧 미생물이 나와 놀아준 셈이다. 미생물을 다양한 방법으로 배양하고 관찰, 유전자를 단리(單離), 가공, 다시 미생물로 되돌려 본다. 그 일을 반복하고 있자면 현미경 아래로 보이는 미생물의 모습이 귀엽게 느껴지니 불가사의한 일이다. 주위사람들에게 물어보아도 활력이 넘치는 연구를 하고 있는 사람은 모두 자신의 연구대상을 사랑하고 있었다. 「오늘은 안녕하신가」두근대는 마음으로 현미경을 들여다 본다. 이러한 마니아와 같은 열정을 지닌 사람이 일반인은 의식하지 못하는 미묘한 현상을 찾아내어 이윽고 대발견으로 이어가는 것이라고 나는 믿고 있다. 물론 발견한 현상이 무엇을 의미하고 있는가를 차분히 사고하는 일도 중요하다. 그 일은 지식과 기술, 경험도 필요로 하지만 무엇보다 필요한 것은 생명체에 대해 지속적인 관심을 갖는 열정이라고 생각한다.
생명체에 애정이 있고 사회에 이바지하는 일을 하고자 하는 사람은 꼭 농예화학의 분야를 장래의 진로 중에 한가지로 고려해보길 바란다. 그리고 과학의 눈으로 생물을 해명하기 위해 화학과 생물을 진지하게 공부해 두자. 그 다음 해외문헌을 읽고 외국의 연구자와 정보를 교환하기 위해서 지금부터 영어공부를 해두는 것도 권장한다. 정보수집과 데이터처리를 위해 컴퓨터와 인터넷도 필수이다. 자신이 관심 있는 분야에 안테나를 뻗어 놓고 늘 신선한 정보를 입수하는 것에 유의하길 바란다.
농예화학과 관계된 생명 · 식량 · 환경의 각 분야는 21세기 안에 중대한 변혁의 국면을 맞게 될 것이다. 기존 분야의 틀에 구애되어서는 21세기를 극복할 수 없을 것이다. 농예화학은 이들 분야를 폭넓게 망라하고 있으므로 넓게 시야를 키우고 응용하는 것을 목표로 하는 데에 알맞은 활약장소이다. 앞으로 생명과학을 지향하는 여러분에게는 농예화학에서 배우는 것을 기반으로 새로운 분야를 창조하고 21세기를 힘차게 살아내는 방법을 발견해 나아가길 바란다.