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심해어는 어떻게 공간이나 사물을 인식하나요?
안녕하세요. 말씀하신 것처럼 심해어는 빛이 거의 존재하지 않는 환경에서 살아가기 때문에, 시각 중심의 인식 체계가 아니라 감각을 종합적으로 활용하는 방식으로 공간과 사물을 인식하도록 진화해 왔습니다. 먼저 공간과 다른 생명체를 인식하는 가장 중요한 감각은 측선 기관인데요 물고기 몸의 양옆을 따라 있는 이 기관은 물의 미세한 흐름과 압력 변화를 감지하는 센서 역할을 합니다. 심해에서는 시야가 거의 없기 때문에, 다른 생물이 헤엄치며 만들어내는 물살, 바위나 해저 지형에 부딪혀 되돌아오는 미세한 수압 변화가 일종의 촉각적 지도로 작용합니다. 이를 통해 심해어는 앞에 장애물이 있는지, 근처에 살아 있는 생물이 접근하고 있는지를 눈을 사용하지 않고도 인식할 수 있습니다.또 하나 중요한 감각은 청각과 진동 감지 능력으로,물은 소리를 공기보다 훨씬 잘 전달하기 때문에, 심해어는 아주 약한 진동이나 저주파 소리도 감지할 수 있습니다. 심해에서 나는 소리는 대부분 생명체의 움직임이나 해저 활동과 관련되어 있으며, 이 정보는 먹이의 위치나 위험 요소를 판단하는 데 활용됩니다. 일부 심해어는 후각과 화학 감각이 극도로 발달해 있습니다. 심해에서는 시각적 단서보다 물속에 퍼지는 화학 신호가 훨씬 오래 유지되기 때문에, 먹이나 다른 개체가 방출하는 냄새 분자를 따라 이동하는 것이 매우 효율적이고 특히 사체나 배설물, 생물의 체액에서 나오는 특정 화학 물질은 멀리서도 감지될 수 있어, 심해어에게는 중요한 길잡이 역할을 합니다. 게다가눈이 퇴화했다고 알려진 심해어들 중 다수가 완전히 시각을 잃은 것이 아니라, 특정 파장의 빛에만 특화된 시각을 가지고 있다는 것입니다. 심해에는 태양광은 거의 없지만, 생물들이 스스로 만들어내는 생물발광이 존재합니다. 그래서 심해어의 눈은 형태를 구분하는 데보다는, 아주 약한 빛이나 발광 신호를 감지하는 데 맞춰져 있는 경우가 많습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.12.20
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안녕하세영 나무늘보는 하루 종일 안 움직이는거 같은데 어떻게 에너지를 얻나요?
안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 나무늘보가 거의 움직이지 않는 것처럼 보이는데도 생존이 가능한 이유는 에너지를 얻는 방식과 에너지를 쓰는 방식이 극단적으로 절약형으로 진화했기 때문입니다. 나무늘보는 주로 잎을 먹고 사는데, 잎은 칼로리가 매우 낮고 소화도 어려운 먹이입니다. 일반적인 포유류가 이런 식단을 유지하면 에너지 부족으로 생존하기 어렵지만, 나무늘보는 이 한계를 극복하기 위해 대사 수준 자체를 매우 낮추는 방향으로 진화했습니다.우선 에너지를 얻는 과정부터 보면, 나무늘보의 위와 장은 여러 구획으로 나뉘어 있고 그 안에는 잎의 섬유질을 분해할 수 있는 공생 미생물이 살고 있습니다. 이 미생물들은 셀룰로오스와 같은 식물성 섬유를 천천히 발효시켜 지방산 형태의 에너지를 만들어 주는데, 이 과정이 매우 느리게 진행됩니다. 실제로 나무늘보는 한 끼를 소화하는 데 1주일 이상이 걸릴 수 있으며, 몸무게의 상당 부분이 소화 중인 음식일 정도로 위장이 항상 가득 차 있습니다. 즉, 적은 양의 저열량 먹이를 먹지만, 시간을 극단적으로 길게 써서 최대한 에너지를 뽑아내는 방식이라고 볼 수 있습니다. 또한 나무늘보의 기초대사율은 같은 크기의 포유류와 비교하면 약 절반 수준으로 매우 낮습니다. 근육량이 적고, 빠른 움직임을 담당하는 근섬유가 거의 없으며, 체온도 일정하게 유지하지 않고 외부 온도에 따라 어느 정도 변동을 허용합니다. 체온을 일정하게 유지하는 데에는 많은 에너지가 필요한데, 나무늘보는 이 비용 자체를 줄여버린 것입니다. 또한 나무 위에서 거꾸로 매달려 지내는 자세 역시 근육의 지속적인 긴장 없이도 유지할 수 있도록 골격과 힘줄이 특화되어 있어, 가만히 있어도 에너지가 거의 들지 않습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.12.20
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동물들은 목에 가시같은거 걸려도 괜찮은가여?
안녕하세요.질문해주신 것과 같이 동물이라고 해서 목이나 식도에 가시 같은 이물질이 걸려도 괜찮은 것은 아니며, 사람과 마찬가지로 매우 위험할 수 있습니다. 먼저 고래의 경우를 보면, 오징어나 문어를 통째로 삼키는 종들이 많지만 이들이 모든 단단한 부분을 무사히 소화하는 것은 아닌데요, 오징어의 부리처럼 소화되지 않는 구조물은 위에서 걸러지거나 뭉쳐진 뒤, 구토를 통해 다시 밖으로 배출되는 경우가 실제로 알려져 있습니다.또한 고래의 소화기관은 매우 크고 강하며, 위가 여러 개로 나뉘어 있어 이물질을 어느 정도 분리·처리할 수 있는 구조를 갖추고 있기 때문에 이런 배출이 가능한 것입니다. 그러나 이 역시 안전하다기보다는, 위험을 줄이기 위한 생리적 대응에 가깝습니다.반면 개나 고양이와 같은 반려동물에게 생선뼈는 상당히 위험한 이물질입니다. 생선뼈는 가늘고 날카로워서 목, 식도, 위, 장 점막에 쉽게 박힐 수 있으며, 이로 인해 출혈, 염증, 천공까지 이어질 수 있습니다. 특히 고양이는 생선을 좋아한다는 인식이 강하지만, 실제로는 생선뼈가 잇몸이나 목에 걸려 병원에 오는 사례가 적지 않으며 운이 좋으면 자연스럽게 삼켜져 배출되기도 하지만, 이는 안전해서가 아니라 우연히 문제가 발생하지 않았을 뿐입니다.야생 동물들도 마찬가지로, 뼈나 가시로 인해 상처를 입고 감염되거나 먹이를 제대로 삼키지 못해 쇠약해지는 경우가 존재합니다. 다만 야생에서는 이런 개체들이 눈에 띄지 않게 사라지기 때문에, 문제가 없는 것처럼 느끼는 경우가 많습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.12.19
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냉동밥을 전자렌지에 해동 시 혹시 환경호르몬이 나오는지 궁금합니다.
안녕하세요.전자레인지용으로 인증된 냉동전용 플라스틱 용기를 정상적인 방법으로 사용할 경우, 냉동밥 해동 과정에서 환경호르몬이 의미 있게 방출될 가능성은 매우 낮은 편입니다. 다만 전혀 없다라고 단정할 수는 없습니다.흔히 말하는 환경호르몬은 대표적으로 비스페놀 A(BPA), 프탈레이트와 같은 물질을 말하는데요 이들은 플라스틱의 내구성이나 유연성을 높이기 위해 과거에 널리 사용되었으나, 현재 시중에 판매되는 전자레인지용·냉동용 용기 대부분은 BPA-free로 설계되어 있으며, 고온에서도 구조가 쉽게 분해되지 않도록 고분자 안정성이 강화되어 있습니다. 즉, 인증된 용기는 전자레인지 가열을 전제로 만들어졌기 때문에, 일반적인 해동·가열 온도에서 화학물질이 대량으로 용출되지는 않습니다.또한 중요한 점은 냉동 후 전자레인지 가열이라는 과정 자체가 위험을 크게 높이지는 않는다는 것입니다. 플라스틱에서 환경호르몬이 용출되는 주된 조건은 고온, 기름기 많은 음식, 용기 표면의 심한 긁힘이나 노후화입니다. 냉동밥은 수분 위주의 식품이며, 해동이나 데우기 과정도 비교적 짧기 때문에 용출 가능성은 더욱 낮아집니다. 다만, 매일 섭취하신다는 점을 고려하면 위험을 0에 가깝게 줄이는 생활습관적 선택은 충분히 의미가 있을텐데요, 용기에 전자레인지 사용 가능 표시가 명확한지 확인하시고오래 사용해 표면이 하얗게 변했거나 긁힌 용기는 교체하시며 가열 시 뚜껑을 완전히 밀폐하지 않고 살짝 열어 증기 압력을 줄이는 것만으로도 잠재적 용출 가능성을 더 낮출 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.12.14
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중화반응에서의 앙금생성반응이 왜 일어나나요?
안녕하세요. 중화반응에서 앙금 생성이 일어나는 이유를 이해하시려면, 중화반응의 본질과 물질의 용해도 개념이 가장 핵심적인데요, 우선 중화반응은 기본적으로 산이 내놓은 수소 이온(H⁺)과 염기가 내놓은 수산화 이온(OH⁻)이 결합하여 물(H₂O)을 만드는 반응이며, 이때 남는 양이온과 음이온이 서로 짝을 이루어 염을 형성하게 됩니다. 이때 대부분의 경우 이 염이 물에 잘 녹기 때문에 용액은 투명하게 유지되고, 겉보기에는 앙금이 생기지 않는 것처럼 보입니다.그러나 중화반응에서 만들어진 염이 물에 잘 녹지 않는 경우에는 상황이 달라집니다. 이때 생성된 염은 용액 속에서 더 이상 이온 상태로 안정하게 존재하지 못하고, 고체 입자로 뭉쳐 용액 밖으로 분리되는데 이것이 바로 앙금입니다. 즉, 중화반응 자체가 앙금을 만드는 것이 아니라, 중화 결과로 생긴 염의 용해도가 매우 낮을 때 앙금이 생성되는 것입니다.즉 중화반응에서 앙금 생성이 일어나는 특수한 경우란 산과 염기가 반응한 뒤 생성되는 염이 난용성 또는 불용성일 때이며, 이는 화학 반응의 종류가 달라서가 아니라 생성물의 물리적 성질, 즉 용해도 차이 때문이라고 이해하시면 됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.12.14
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악어가 사냥감을 잡아먹을 때 우는 이유?
안녕하세요.질문해주신 것처럼 악어가 사냥감을 먹을 때 눈물을 흘리는 것은 감정 때문이 아니라 생리적인 구조에서 비롯되는 자연스러운 현상입니다. 악어의 눈에는 사람과 비슷하게 눈물을 분비하는 누선이 있는데, 이는 주로 눈을 보호하고 촉촉하게 유지하기 위한 기능을 합니다. 그런데 악어가 사냥감을 물어뜯거나 삼킬 때는 강한 턱 근육을 매우 격렬하게 움직이게 되며, 이 과정에서 머리와 얼굴 주변의 압력이 크게 변합니다. 그 압력이 눈 주위의 누선이나 누관을 자극하면서 눈물이 외부로 밀려 나오는 것입니다. 즉, 사냥 동작 자체가 물리적으로 눈물샘을 압박해 눈물이 더 많이 분비되도록 만드는 생리적 반응입니다.또한 악어는 물속과 육지를 오가며 생활하기 때문에 눈을 보호하기 위해 항상 일정량의 눈물을 만들어 냅니다. 사냥감이 크고 저항이 심할수록 악어의 턱과 두개골에 전달되는 힘이 커지기 때문에 눈물이 더욱 많이 흘러 보이게 됩니다. 일부 연구에서는 먹는 동안 공기를 삼키거나 강하게 호흡하는 과정에서 비강과 누관 사이 압력이 변화하여 눈물이 더 쉽게 흘러나올 수 있다는 가능성도 제기하고 있습니다. 즉 악어의 눈물은 감정적인 슬픔이나 연민과는 전혀 관련이 없으며, 단지 먹이를 먹는 과정에서 발생하는 물리적 자극에 의해 누선이 활성화되어 생기는 생리적 결과입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.12.08
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의식 세계 대해 궁금한데요. 뇌에서 의식이 어떻게 생기는가?
안녕하세요.인간의 의식이 어떻게 뇌에서 발생하는가 하는 문제는 현대 과학이 아직 완전한 해답을 찾지 못한 사항인데요, 인간의 뇌에는 약 860억 개의 뉴런과 수백조 개의 시냅스가 존재하며, 이들이 만들어내는 복잡한 네트워크 활동이 사고와 감정, 자아 인식 같은 고차원적 경험을 가능하게 합니다. 신경과학은 이러한 의식이 특정한 뇌 부위 하나에서 생기는 것이 아니라, 전전두엽과 두정엽, 시상, 기본적인 내적 사고를 담당하는 기본모드네트워크(DMN) 같은 여러 영역이 동시에 높은 통합성을 가지며 정보를 교류할 때 형성되는 것으로 이해합니다. 특히 다양한 감각 정보와 기억, 주의 집중이 뇌 전체에 공유되는 순간에 비로소 어떤 경험이 의식적으로 떠오른다고 설명합니다.대표적인 의식 이론으로는 통합 정보 이론과 글로벌 작업 공간 이론이 있는데요, 통합 정보 이론은 의식이 뇌 네트워크가 만들어내는 통합된 정보량, 즉 정보 구조의 복잡성과 연결성 그 자체라고 설명합니다. 반면 글로벌 작업 공간 이론은 특정 정보가 뇌 전체에 전역적으로 방송될 때 의식이 발생한다고 보며, 실제 뇌 영상 연구에서 관찰되는 의식적 인지의 특징과 잘 맞아떨어집니다. 그러나 이러한 이론들이 의식의 작동 원리를 설명할 수는 있어도, 왜 물리적 신경 활동이 주관적인 느낌과 경험을 만들어내는지에 대해서까지는 완전히 해명하지 못합니다. 일부 연구자들은 의식의 근원을 양자역학적 현상에서 찾으려 하기도 했습니다. 예컨대 펜로즈와 해머오프가 주장한 Orch-OR 이론은 미세소관 내부에서 양자 중첩이 유지되고 그 붕괴 과정이 의식을 만들어낸다고 설명하지만, 생체 환경에서 안정적인 양자 중첩이 유지되기 어렵다는 점 등으로 인해 아직 과학적 지지는 충분하지 않습니다. 이외에도 양자 얽힘이나 양자 정보 처리가 의식과 연결된다는 가설들이 있으나, 현재까지는 실험적 근거가 부족하여 주류 과학에서는 신중하게 다뤄지고 있습니다.즉 의식에 대한 해답은 신경과학, 인지과학, 정보 이론, 그리고 미래의 새로운 물리학이 결합되어야만 밝혀질 가능성이 큽니다. 의식이 순수한 계산의 부산물인지, 더 근본적인 자연의 속성인지, 또는 아직 발견되지 않은 물리적 법칙이 필요할지에 대해서는 다양한 가능성이 열려 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.12.08
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철새는 어떻게 따뜻한 곳과 계절을 아나요?
안녕하세요.철새들은 계절이 바뀌는 시기와 이동해야 할 방향을 단순히 추우니까 가야겠다처럼 느끼는 것이 아니라, 여러 생리적·환경적 신호를 종합적으로 감지하여 매우 정교하게 파악합니다. 우선 철새는 외부 환경의 변화를 신체 내부의 생체 리듬과 연결하여 계절을 인식하는데요, 특히 일조 시간은 가장 중요한 신호입니다. 낮 시간이 길어지거나 짧아지면 철새의 뇌 속 시상하부와 솔방울샘이 이를 감지하여 멜라토닌, 번식 관련 호르몬, 대사 호르몬 분비를 변화시키며 계절 변화를 몸으로 느끼게 됩니다. 이런 호르몬 변화는 먹이 섭취 증가, 지방 축적, 이동 욕구 같은 행동 변화를 유도해 자연스럽게 이동 준비 상태로 전환시킵니다.또한 철새의 눈 속에는 크립토크롬이라는 단백질이 있어, 지구 자기장의 방향과 세기를 약한 빛 아래에서 시각적으로 감지하는 능력이 있습니다. 이를 통해 어떤 방향이 북쪽이고 남쪽인지 기본적인 방향성을 파악합니다.낮에는 태양의 위치, 밤에는 별자리의 움직임을 통해 대략적인 방향을 조절하는데요, 어린 새들도 별의 위치 이동 패턴을 관찰하며 천문 나침반을 학습할 수 있다는 것이 실험으로 밝혀졌습니다.또한 종마다 선호하는 기후 범위가 정해져 있으며, 이 범위에 맞는 지역을 향해 이동합니다. 즉, 철새가 지금 여기보다 더 따뜻한 곳으로 가야겠다라고 생각하는 것이 아니라, 환경 변화 + 생리적 신호가 자동으로 이동 행동을 유도하는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.12.08
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식물은 어떤 방식으로 자라나요? 어떻게 꽃을 피우나요?
안녕하세요.질문해주신 식물은 세포 분열과 분화, 그리고 호르몬 신호가 유기적으로 맞물리며 자라고 꽃을 피우는 생명체입니다.씨앗이 발아하면 배아 뿌리와 줄기가 먼저 세포 분열을 통해 길게 뻗어 나가고, 잎이 형성되면서 광합성이 시작되어 식물은 스스로 유기물을 만들어 성장을 지속하는데요 이때 옥신, 지베렐린, 시토키닌 같은 식물 호르몬이 어떤 세포는 길게 늘어나게 하고, 어떤 세포는 분열을 촉진하며 식물체 전체의 형태를 조절합니다.일정량의 잎이 형성되고 충분한 에너지가 축적되면 식물은 외부 환경 신호인 낮의 길이, 온도 변화를 감지해 생식 단계로 전환하는데, 이 과정에서 생장점의 유전자 발현 패턴이 바뀌어 잎을 만들던 조직이 꽃을 만드는 조직으로 재프로그래밍됩니다. 이후 꽃받침, 꽃잎, 암술, 수술 등 각 부위가 정해진 순서에 따라 분화하며, 호르몬과 영양분이 집중적으로 공급되면서 꽃이 점차 커지고 색과 향을 띠게 됩니다. 즉 식물의 성장과 개화는 세포 수준에서의 분열과 분화, 에너지 생산, 그리고 환경 신호에 따른 호르몬 조절이 정교하게 작동한 결과라고 할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.12.08
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꽃의 향기가 다 다른데 꽃의 향기는 어떻게 나나요?
안녕하세요.꽃의 향기는 식물이 꽃가루받이를 도와줄 곤충이나 동물들을 끌어들이기 위해 스스로 합성하고 방출하는 휘발성 유기화합물 때문이며, 꽃마다 향이 다른 이유는 이 화합물의 종류·비율·합성 경로가 종마다 다르기 때문입니다. 꽃은 세포 안에서 테르페노이드, 페닐프로파노이드, 벤젠 유도체, 지방산 유래 화합물 같은 휘발성 분자를 만들어 공기 중으로 내보냅니다. 이 분자들은 분자량이 낮고 기화가 잘 돼 먼 거리로 퍼질 수 있어 향기로 인지됩니다.식물은 꽃잎 세포 속에서 광합성으로 만든 당을 기본 재료로 사용하며 세포 내 효소들이 이를 변형해 테르페노이드·페닐프로파노이드 등 특정한 향기 분자를 합성합니다.이후 향기 분자는 꽃잎 표면의 분비조직에서 합성 또는 저장되었다가 기체 상태로 쉽게 증발하여 공기 중으로 방출됩니다. 즉, 꽃은 특정 효소 세트를 유전적으로 가지고 있어, 그 종만의 독특한 향기 분자를 만들게 됩니다.이때 향기는 단순히 한 분자 때문이 아니라 수십~수백 가지 휘발성 화합물의 조합과 비율로 결정됩니다. 어떤 꽃은 단 한두 종류가 강하게 나고 어떤 꽃은 수십 가지가 섞여 복합 향을 형성하며 방출되는 시점도 다르며 이 향기 조합은 진화적으로 특정 수분 매개자에게 가장 잘 어필하도록 맞춰져 있어, 종마다 독특한 향이 발달합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.12.06
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