카페인의 천연 농약 가능성

[전남인터넷신문]커피나 차, 에너지 음료 등에 포함되는 카페인은 적당히 섭취하면 졸음을 해소하거나 집중력을 올리는 효과가 있다. 수험 공부나 야근을 하면서 카페인의 힘을 빌리는 사람도 많을 것이다. 그런데 카페인을 지나치게 많이 섭취하면 잠을 잘 수 없게 되는 것도 잘 알려져 있다.

카페인과 관련해서 최근에는 다양한 연구가 진행되어, 과잉 섭취에 의해 현기증이나 설사 등의 급성 작용이나 칼슘 배출량을 올리는 것에 의한 골다공증 위험 증대가 일어나는 등의 부작용이 상세하게 조사되고 있는 것과 동시에 인간 이외에의 동식물에 대한 영향에 관한 연구도 주목받고 있다.

일본 오카야마대학(岡山大學) 학술 연구원 환경생명 자연과학 학부의 미야타케 타카히사 교수와 대학원 박사 후기 과정에서 국비 유학생으로 연구하는 미얀마 출신의 Shine Shane Naing씨의 썩은 고기나 쓰레기장에서 자주 보이는 세쌍풀색파리가 카페인을 0.5% 이상 함유한 설탕수를 먹게 되면 7일 이내에 사멸한다는 연구 결과가 2월 10일자 일본 응용 동물 곤충 학회지 「Applied Entomology and Zoology」 온라인판에 게재되었다(U R L: https://link.springer.com/article/10.1007/s13355-025-00893-0).

카페인과 벌레의 관계는 2013년 3월에 저명 과학지 ‘사이언스’에 게재된 “카페인은 꿀벌의 기억 능력이나 꽃가루 매개 능력을 강화한다.”라는 논문이 게재되어 일반으로부터도 주목받은 적이 있다. 영국 뉴캐슬 대학, 그리니치 대학 등의 공동 연구에 의하면 당밀에 카페인을 넣어 준 꿀벌은 당밀만을 받은 경우와 비교하여 24시간 후에도 꽃의 향기를 기억하고 있던 개체가 3배나 많았다고 한다.

연구자들은 자연계에서 카페인은 커피노키뿐만 아니라 감귤류의 꽃꿀 등에 널리 분포하고 있음을 발견했다. 그래서 "꿀벌에게 쓴맛의 카페인이 꽃꿀에 들어있는 것은 꽃에서 꽃으로 날아다닐 때 장소를 기억하는 데 도움이 되지 않을까"라고 가설을 세웠다.

그 후에도 소량의 카페인이 꿀벌의 연명에 효과를 가져오는 것으로 나타났다. 그러나 해충에 대한 카페인의 영향에 관한 연구는 거의 없었다. 만약에 고농도의 카페인이 곤충의 수명에 영향을 준다면 카페인은 천연 유래 성분에 의한 살충제 및 농약의 후보가 될 수 있다. 또한, 인간이 카페인을 지나치게 마셨을 때의 악영향에 대해서도 새로운 측면에서 알 수 있을 것이다.

일본 오카야마대학(岡山大學) 미야타케 타카히사 교수팀의 이번 연구는 “지금까지 카페인에 의한 해충 구제로서 커피 추출물의 살포 등의 방법이 시도되어 왔으나 그 효과가 명료하지 않았던 것은 카페인이 곤충의 체내에 제대로 들어가지 않았기 때문은 아닐까”라고 생각해, 쓴 카페인을 설탕수에 섞어서 세쌍풀색파리가 먹게 하였다.

세쌍풀색파리는 성충이 1~1.5㎝ 정도의 크기로 전 세계에 널리 분포하고 있다. 보통 벌레알은 썩은 물질(동물의 시체와 대변)에서 낳는다. 즉, 시체나 쓰레기장의 이미지가 강한 곤충이다. 병원체를 매개하는 해충으로 위생 상태가 나쁜 나라에서는 상처에 벌레알이 생길 위험도 있다. 최근에는 꿀벌의 대체로서 딸기의 새로운 꽃가루 매개 곤충으로 이용되기도 한다.

실험에서는, 미리 4% 농도의 세쌍풀색파리에게 설탕수를 주면 수명이 길어지는 것을 확인해, 거기에 다른 농도의 카페인을 섞어 성충이 먹게 했다. 세쌍풀색파리의 암컷의 평균 수명은 보통 30일 정도이지만, 0.5%보다 진한 농도의 카페인을 함유한 설탕수에는 강한 살충 효과가 인정되어 1주일 이내에 모든 개체가 죽었다. 그보다 옅은 농도의 카페인이 들어간 설탕수는 살충효과가 인정되지 않았다. 또한 카페인을 주면 성충의 보행 활동량과 체내 지방량이 감소하는 것으로 나타났다.

연구자들은 “카페인의 과잉 섭취는 파리에 대해 명확한 살충 효과가 인정되었기 때문에 향후 살충제에 사용할 가능성을 기대할 수 있다”라며, 앞으로는 보행 활동량과 지방량이 어떻게 파리의 단명화와 관련되어 있는지에 대해 연구해 나갈 것이라고 했다.

카페인은 “천연 유래의 물질이니까, 안전하다”라고 말할 수 없으나 연구자들은 ① 카페인은 과잉으로 섭취하지 않으면 화학 농약보다 인체에 주는 영향은 적다고 생각된다. ② 지금까지의 해충에 대한 카페인의 효과 연구는 결과에 따라 편차가 있었는데, 이번 경구 섭취로 카페인의 적용방법을 확실하게 알아냈다는 데 의의가 있다고 했다. 또한 카페인 농약이 화학 농약보다 심리적으로 받아들일 수 있다는 점에서 더욱더 발전된 관련 연구가 기대된다.