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오가노이드 연구라는게 정확히 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. '오가노이드'는 장기를 뜻하는 'Organ'과 유사함을 의미하는 접미사 '-oid'가 결합된 용어인데요, 즉, 실제 장기와 유사한 구조와 기능을 가지는 3차원 세포 집합체를 의미합니다. 말씀하신 오가노이드(organoid)는 최근 생명과학 및 의학 연구에서 큰 주목을 받고 있는 분야인데요, 실험실에서 줄기세포로부터 만들어낸 '미니 장기'로, 인간의 실제 장기와 형태적·기능적으로 유사한 3차원 구조체라고 볼 수 있습니다. 이러한 오가노이드의 경우 줄기세포(성체 줄기세포 또는 유도만능줄기세포, iPSCs 등)에서 특정 장기처럼 분화, 조직화되도록 유도하여 만들어지게 됩니다. 오가노이드가 등장하게 된 계기에 대해서 말씀드리자면, 동물 모델은 인간과 유전적·생리적으로 다르기 때문에, 약물 반응, 질병 진행 등이 완전히 같지 않은데요, 실험용 인간 장기를 구하는 것은 윤리적·실무적으로 어렵고 제한적입니다. 또한 환자 본인의 세포로 개인 맞춤형 약물 반응 실험이 필요해졌습니다. 이런 이유로 사람의 실제 조직과 유사한 실험 모델을 만들고자 오가노이드 기술이 개발되었다고 볼 수 있습니다. 오가노이드가 가진 기대효과로는, 신약 개발 및 독성 실험에 적용할 수 있는데요, 신약을 사람에게 쓰기 전, 오가노이드에서 약물 반응 및 독성 검사를 진행하거나, 장기별로 실험 모델 제작 가능하여 간독성, 신독성, 폐손상 등 조기 평가할 수 있습니다. 이외에도 현재는 연구 초기 단계지만, 향후 장기 손상 부위에 오가노이드를 이식하여 기능 회복 시도 중입니다.
학문 / 생물·생명
25.07.13
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기후변화와 환경오염으로 인하여 동물의 생장에 어떤 영향이 있을까요?
안녕하세요. 기후변화와 환경오염은 현재 지구 생태계에 커다란 압력을 가하고 있으며, 그 영향은 동물의 생장, 생존, 생식, 이동, 심지어 성별 결정에 미치고 있는데요, 우선 기온이 상승하면 변온동물(양서류, 파충류, 어류 등)은 외부 온도에 따라 대사율이 달라지므로, 성장이 빨라지거나 너무 빨리 성숙하여 수명이 짧아지고 번식력 감소로 이어질 수 있습니다. 예를 들자면, 북극의 물고기나 양서류는 따뜻한 물에서 빨리 자라지만 작은 성체가 되며, 이는 생태적 경쟁에서 불리합니다. 또한 말씀해주신 바다거북(sea turtles)은 대표적으로 알이 부화하는 온도에 따라 성별이 결정되는 동물인데요, 이를 온도 의존성 성 결정(TSD: Temperature-Dependent Sex Determination)이라고 합니다. 이들의 경우 서늘한 온도(약 27도 이하)에서는 대부분 수컷으로 발생하고 따뜻한 온도(약 30도 이상)에서는 대부분 암컷으로 발생하는데요, 기온 상승으로 암컷의 비율이 지나치게 높아지는 현상 발생하고 있으며, 성비 불균형으로 개체군 유지가 어려워져 멸종 위험이 증가하고 있습니다. 이외에도 플라스틱, 중금속, 농약 등은 내분비계 교란물질(환경호르몬)로 작용해 동물의 성장 지연, 성조숙증, 기형 발생, 생식 능력 저하를 유발할 수 있습니다. 마지막으로 기온 상승, 강수량 변화로 인해 동물들의 서식지 범위가 고위도 또는 고산지대로 이동하는데요, 하지만 모든 종이 이동할 수 있는 것은 아니기 때문에, 고립된 생물군이 점점 줄어들고, 생존률도 낮아질 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.07.13
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아프리카에도 가뭄의 위기가 심한 것으로 알고 있는데요, 이러한 것에 대응책은 무엇이 있을까요?
안녕하세요.기후 변화는 이제 더 이상 먼 나라 이야기나 미래의 우려가 아니라, 우리 삶을 실시간으로 변화시키고 있는 현실이라고 할 수 있는데요, 특히 아프리카는 가뭄, 식량난, 물 부족 등의 위기를 가장 먼저 그리고 가장 심하게 겪고 있는 대륙 중 하나입니다. 아프리카의 경우에는 기후 변화로 인해 비가 내리는 시기와 강우량이 극단적으로 변화한 것인데요, 지속적인 삼림 파괴 및 사막화, 빈곤과 인프라 부족으로 인한 취약한 대응력으로 인해 아프리카 동부, 사헬 지역, 마다가스카르 남부 등에서는 수백만 명이 기근과 물 부족에 시달리고 있습니다. 아프리카 가뭄 대응책으로는 가뭄에 강한 작물 품종 개발 및 보급 (예: 내건성 밀, 조, 콩 등), 물 소비가 적은 점적관개 시스템 활용, 작물 다양화로 한 가지 작물 실패 시 전체 피해 방지 등이 있습니다. 또한 빗물 저장 탱크 설치 및 집수지 조성하고, 폐수 재활용 및 재이용수로 농업 활용, 지하수 관정 개발 및 지속 가능한 사용 방안 도입이 도움이 될 수 있겠습니다. 마지막으로 유엔식량농업기구(FAO), 세계은행, 아프리카개발은행 등에서 기후 적응형 농업, 수자원 개발 프로젝트에 재정 지원하고 있으며, COP 회의에서 아프리카 기후기금 설립 및 실천 자금 확보 노력 중입니다.
학문 / 생물·생명
25.07.13
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개구리처럼 생기지 않는 양서류도 있나요?
안녕하세요.양서류는 변온동물이며, 다리가 4개이고, 다리가 퇴화한 종도 있으며, 알의 발생 단계에서 양막이 없는 무양막류 척추동물을 의미합니다. 또한 말씀하신 것처럼 양서류는 반드시 개구리처럼 생긴 것만 있는 것은 아니며, 개구리와 전혀 다른 외형을 가진 양서류들도 존재합니다. 우리가 흔히 떠올리는 "개구리 형태"는 양서류 중 하나의 대표적인 형태일 뿐이며, 양서류는 크게 세 가지 주요 분류군으로 나뉘며 이 중 일부는 개구리처럼 보이지 않습니다. 우선 양서류를 분류했을 때, 무미류(Anura)가 우리가 아는 개구리와 두꺼비를 말하는 것이며, 다리가 길고 꼬리가 없다는 특징이 있습니다. 다음으로 도롱뇽(salamanders), 영원(newts) 등이 속하는 유미류는 몸이 가늘고 꼬리가 있음, 외형이 도마뱀과 유사합니다. 이들은 앞뒤 다리의 길이가 비슷, 걸음걸이가 파충류와 비슷하다는 특징이 있습니다. 마지막으로 무족류(Gymnophiona 또는 Apoda)는 다리 없는 뱀이나 지렁이처럼 생긴 양서류인데요, 이들은 눈이 퇴화되었고, 굴을 파거나 땅속에 사는 습성이 있으며, 몸은 미끈하고 고리 모양의 주름이 있어 지렁이와 혼동되기도 합니다.
학문 / 생물·생명
25.07.13
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사람이란 동물은 왜 땀샘이 유독 유일하게 발달되어있는건가요
안녕하세요.질문주신 것과 같이 사람이 다른 동물들에 비해 땀샘(특히 에크린 땀샘)이 매우 발달된 이유는 바로 “지구상에서 가장 효율적인 체온 조절 능력”을 진화적으로 획득했기 때문인데요, 이는 인류의 조상들이 사바나 같은 뜨거운 환경에서 장거리 이동 및 사냥을 할 수 있게 해 준 결정적인 진화적 이점이기도 합니다. 인간의 피부에는 약 200만~500만 개의 땀샘이 있는데요, 그중 대부분이 에크린 땀샘으로, 수분과 염분 위주의 땀을 만들어 피부에서 증발시켜 열을 방출(증발열)함으로써 체온을 낮춥니다. 인간과 달리 다른 포유류들은 대부분 혀를 내밀거나 헐떡이며 체온 조절, 침을 몸에 바르거나, 그늘이나 물속으로 이동하는 방식으로 열을 해소합니다. 인간이 땀샘이 발달한 이유는 인류는 약 200~300만 년 전 동아프리카의 덥고 건조한 사바나 지역에서 진화했기 때문인데요, 나무가 적고 그늘이 적은 환경에서는 직사광선 아래에서 활동할 수 있는 체온 조절 능력이 생존에 중요했습니다. 또한 땀을 증발시키는 과정은 방열 효율이 매우 높아, 인간은 달릴 때 체온이 쉽게 과열되지 않습니다. 이는 특히 장거리 추적 사냥(persistence hunting)에 유리했는데요, 초식 동물을 더운 날에 천천히 추적하다 보면, 땀샘 없는 동물은 과열로 쓰러지지만 인간은 계속 추적 가능합니다. 또한 가장 큰 이유 중 하나로 인간은 대부분의 포유류와 달리 털이 거의 없는 피부를 갖게 되었기 때문인데요, 땀이 피부에 고이거나 털에 막히지 않고 바로 기화 가능하여 냉각 효율이 더 뛰어나다고 볼 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.07.13
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미래에 죽음을 완전히 정복할 수 있다면 인구 문제는 어떤식으로 해결될까요?
안녕하세요.말씀하신 “죽음의 정복”은 오랫동안 인류가 꿈꾸어온 이상이지만, 그것이 실현되었을 때의 사회적·생태적 결과는 매우 복합적일텐데요, 실제로 과학이 발전하여 노화와 질병, 심지어 사고로 인한 죽음까지 통제 가능해진다면, 인구 문제와 인류 사회에 큰 변화가 생길 수 있습니다. 과학기술로 죽음을 정복한다면, 노화의 중단 또는 역전 (Anti-aging 완전 구현), 치명적인 질병 완치 (암, 치매, 감염병 등), 신체 손상 회복 (줄기세포, 장기 재생, 나노 치료), 사고 사망 예방 (AI 예측·제어, 사이보그화, 의식 보존 등) 등을 의미할 텐데요, 이는 즉 인류가 생물학적 죽음을 선택하지 않는 이상 맞이하지 않게 되는 시점이라고 할 수 있겠습니다. 죽음을 정복했을 때 생기는 인구 문제로는 자연 사망이 사라지면서 인구가 폭발적으로 증가할 수 있습니다. 현재는 출생률이 줄어도 사망률이 존재하기 때문에 인구가 일정 수준 유지되고 있는데요, 하지만 죽음이 사라진다면, 출생이 지속되는 한 순환이 멈추고, 인구는 선형이 아닌 지수적으로 증가할 것입니다. 이로 인해 100년 안에 수십억 명 이상 증가하고 자원 소비 속도 급증하여 도시, 농지, 식량, 물 부족 심화될 수 있습니다. 또한 과도한 인구 증가를 막기 위해 법적 출산 제한, 인공 수정 조건부 허가 등이 논의될 가능성이 있을텐데요, 이는 윤리적 논쟁을 일으킬 수 있고, 국가 간 정책 차이로 인구 불균형, 세대 간 갈등도 초래할 수 도 있을 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.07.13
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영생에대해궁금해서질문합니다 ..
안녕하세요.사실상 세포는 외부 자극, 돌연변이, 암화 등으로 결국 기능 정지되기 때문에 인간의 경우에는 영생이 과학적으로 불가능하다고 볼 수 있습니다. 생물학적으로 ‘영생’이란 죽지 않는 상태를 말하는데요, 다시 말해, 세포가 더는 노화하지 않거나, 죽더라도 기술적으로 복원되거나 대체되어 무한히 생존 가능한 상태를 의미합니다. 다시 말해, 세포가 더는 노화하지 않거나, 죽더라도 기술적으로 복원되거나 대체되어 무한히 생존 가능한 상태를 의미하는데요, 영생에 가장 가까운 현실적 단계는 “노화의 지연 또는 중지”라고 할 수 있겠습니다. 이와 관련해서 대표적인 연구 분야로는 텔로미어(Telomere) 연구가 있는데요, 염색체 끝에 존재하는 ‘텔로미어’는 세포가 분열할수록 짧아지고 결국 세포 노화를 유발하는데요, 텔로머레이스 효소를 조절해 텔로미어를 복원하면 세포 수명을 늘릴 수 있다는 연구가 진행 중입니다. 또한 FOXO, SIRT, mTOR 같은 유전자가 노화 조절에 깊게 관여하는 것으로 밝혀졌고, 이들의 발현을 조절해 세포 손상 복구 능력을 높이고 수명을 연장하려는 연구가 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.07.13
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매미가 비올때 우화하면 날개를 말리지 못해서 죽을까요??
안녕하세요.네, 말씀하신 것처럼 탈피 후 성충이 되는 과정인 '우화'는 매우 정교하고 민감한 과정이며, 특히 날씨 조건, 특히 비는 우화 성공에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 매미는 땅속에서 유충 상태로 수년간 살다가, 성충이 되기 위해 나무나 벽 등에 올라와 껍질을 벗고 성충으로 탈피하는 과정을 거칩니다. 이때 몸을 말리고, 특히 날개를 완전히 펴서 굳히는 과정이 매우 중요합니다. 이 과정은 일반적으로 야간 또는 새벽 무렵, 습도가 높고 비가 오지 않을 때 이루어지는데요, 시간은 수십 분~1시간 이상 소요되며, 매우 정적인 동작이 필요합니다. 다만 비가 내리는 환경에서는 매미의 날개가 젖고, 표면 장력이 생겨 접히거나 찌그러질 수 있는데요, 우화 직후 날개는 매우 연약하여 반드시 펼친 채로 굳어야 합니다. 하지만 비에 의해 날개가 굳기 전에 구부러지거나 접히면, 날 수 없고, 정상적인 성충으로 기능하기 어려울 것입니다. 또한 우화 도중 나무껍질이나 벽이 비에 젖어 미끄러워지면 매미가 떨어지기도 하며, 껍질에서 완전히 빠져나오지 못하거나 몸이 구부러진 상태로 굳는 경우도 있습니다. 게다가 매미는 외부 온도에 영향을 받는 변온동물이며, 비가 오면 체온 유지가 어려워 근육 움직임이 둔해지고, 우화 시간이 길어지고 실패 확률이 올라갑니다.
학문 / 생물·생명
25.07.13
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러그버그는 천적이 없나요,, 새도 안먹는다고 하는데요.
안녕하세요. 네, 원래 해외에서 새로운 생물이 유입되면 기존 생물들이 이들을 먹이로 인식하고 잡아먹기까지 시간이 필요한데요, 처음엔 천적이 없어서 개체 수가 폭발적으로 증가하는 경향을 보이지만 시간이 지나면 자연스럽게 조절되는 경우가 많습니다. 말씀하신 것처럼 러브버그는 산성 체액을 가지고 있어 일반적인 포식자인 새나 개구리가 먹지 않는 것으로 알려져있는데요, 하지만 참새와 까치는 러브버그를 섭취하는 것으로 나타났습니다. 즉, 러브버그의 천적으로 참새와 까치를 들 수 있으며 시일이 지남에 따라 러브버그의 천적은 더 증가할 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.07.13
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이라와디돌고래관련 질문 올립니다.
안녕하세요.이리와디 돌고래(Irrawaddy Dolphin)는 현재 개체수가 전세계적으로 200마리 미만으로 추정되는 극히 희귀한 동남아 돌고래 중 하나인데요, '강거두고래'라고도 불립니다. 이라와디돌고래는 다른 돌고래와 마찬가지로 멜론 기관과 둥근 머리 부분을 가지고 있으며, 입술은 매우 짧고 등지느러미 역시 짧고 끝이 둥근 삼각형이며, 신체의 2/3 정도의 위치에 자리 잡고 있습니다. 주로 동남아시아 강 하구와 연안 지역, 특히 메콩강, 이라와디강, 그리고 인도네시아, 필리핀 연안 등지에서 발견되며, 바다와 민물이 만나는 기수역이나 강에서 주로 발견되며, 깊은 바다에는 거의 서식하지 않습니다. 수온이 비교적 따뜻한 열대 및 아열대 지역을 선호하며, 주로 작은 물고기, 새우, 오징어 등을 먹습니다. 국제 자연 보전 연맹(IUCN)은 이라와디돌고래를 멸종 위기(Endangered) 또는 취약(Vulnerable) 등급으로 분류하고 있는데요, 서식지 파괴 (댐 건설, 강 유속 변화 등), 어망에 걸려 죽는 그물 사고(혼획), 수질 오염 및 인근 산업 개발 등으로 인해 보호 노력과 연구가 진행 중이나 개체수가 많이 줄어 위기 상황입니다. 또한 이라와디돌고래는 수심이 얕고 강이나 하구에 서식하는 특성 때문에, 인간 활동과 밀접하게 충돌하는 경우가 많아 보호가 절실합니다. 일부 지역에서는 관광자원으로 활용되기도 하지만, 무분별한 접촉은 오히려 개체에 스트레스를 줄 수 있어 주의가 필요합니다.
학문 / 생물·생명
25.07.12
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