미생물과 로봇은 여러 가지 공통점들이 있다. 여기서 로봇은 산업용 로봇으로 자동차 산업 및 흔히 알고 있는 기계 공장에서 단순 반복의 작업을 인간을 위해서 수행한다. 또한 인간이 접근하기 위험한 환경에서 로봇의 역할은 크다 할 수 있다. 한편, 미생물은 산업용 세균으로 원당 (미가공 설탕)을 발효하여 알코올을 생산하거나 가축용 필수아미노산을 생산하여, 식품 및 생명공학 산업에 큰 역할을 하고 있다.
첫째, 미생물과 로봇은 24시간 쉬지 않고 일을 한다. 로봇은 전기에너지가 공급되는 조건에서, 전/후공정의 연결내용에 제약이 없는 한 쉬지 않고 일을 한다. 미생물은 원핵생물이지만, 진핵생물에 견주어, 쉬지 않고 일을 한다. 미생물의 성장곡선에 따르면 세포의 개체 수 및 세포 내 유전물질의 정보번역상태에 따라 다르겠지만, 잠복기-지수성장기-정지기-사멸기로 단순히 구분할 수 있다. 미생물의 종류에 따라 지수성장기의 속도는 다르지만, 이 기간 미생물은 이분법으로 기하급수적으로 늘어나게 된다. 또한 미생물은 DNA에 프로그램된 정보에 따라 알코올이나 아미노산을 쉬지 않고 생산한다. 정지기에도 원당의 흡수속도 및 세포 내 활성 상태에 따라 해당 발효물질을 끊임없이 생산한다. 따라서 미생물과 로봇의 높은 생산성을 예상할 수 있다.
둘째, 미생물과 로봇은 운용 프로그램이 필요하다. 미생물과 로봇은 쉬지 않고, 부여된 임무를 완성하기 위해서 그 행위에 대한 잘 짜인 프로그램이 필요하다. 로봇은 컴퓨터로 연결되어 시스템상 소프트웨어로 제어가 되며, 인간이 다양한 임무를 부여할 수 있다. 미생물의 경우, 인간이 임의로 A/T/G/C로 구성된 4진법의 DNA의 구성서열을 변경함으로써 새로운 세포 성장 및 대사회로를 조절할 수 있다. 따라서 인간이 의도하는 임무를 미생물이 수행할 수 있게 된다. 이 기술을 대사공학이라 한다. 최근에는 전자기회로의 스위치와 같은 기능을 생물학적으로 구현하여 인공 대사회로 및 신호전달 체계를 구현하고 있다.
마지막으로, 미생물과 로봇은 대량 복제가 가능하다. 규격화된 로봇의 유닛을 증가시킴으로써 제품을 생산하는 속도뿐만 아니라 생산량의 증가도 동시에 달성할 수 있다. 산업미생물 역시 빠른 속도로 자기 복제를 통해서 원당으로부터 발효 산물의 생산량의 증가가 가능하며, 생물반응기의 규모를 키우고, 수를 늘려서 발효 산물을 대량으로 생산할 수 있다.
본 저자는 미생물과 로봇의 공통점에 관심을 두고, 이종기술의 융합을 통해, 새로운 접근법에 대한 연구를 산업통상자원부의 지원을 받아 수행하고 있다. 구체적 연구내용은 산업 미생물의 개발에 있어서 반복적인 요소를 과감히 로봇기기로 대체하고, 최신 유전자 편집 기술을 통하여 새로운 산업용 미생물을 개발하는 내용이다. 향후 우리 연구팀은 미생물과 로봇의 융합을 통하여 빅데이터 기반의 새로운 생명공학산업의 패러다임을 제시하고, 신사업의 단초를 제공할 수 있을 것으로 내다보고 있다.
식품생명공학과