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잠자리는 왜 공중에서 멈춰 있을 수 있나요?
안녕하세요. 잠자리가 공중에서 제자리 비행(호버링, hovering)을 할 수 있는 이유는 독특한 날개 구조와 비행 방식 덕분입니다. 일반적인 곤충들은 앞날개와 뒷날개를 함께 움직이며 날지만, 잠자리는 각각의 날개를 독립적으로 움직일 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 잠자리는 두 쌍(앞날개와 뒷날개) 총 4개의 날개를 따로 조절할 수 있는데요, 이 덕분에 다음과 같은 특별한 비행 기술이 가능합니다. 예를 들어서 앞날개가 올라갈 때 뒷날개는 내려가는 방식으로 움직이는데요, 이를 통해 공기를 계속 밀어내면서 떠 있는 힘을 만들어냅니다. 헬리콥터의 로터(회전날개)와 비슷한 방식으로 제자리 비행(호버링)이 가능해집니다. 또한 잠자리는 날개를 아주 빠르게 움직이며 공기를 강하게 밀어내어 양력(공기 중에서 몸을 떠오르게 하는 힘)을 만들어냅니다. 이때 날개의 각도를 미세하게 조절하면서 몸을 안정적으로 유지하고, 공중에서 제자리 비행을 할 수 있습니다. 이외에도 잠자리는 머리 뒤쪽에 있는 복잡한 신경계(시각 및 균형 감각 조절 시스템) 덕분에 날개 움직임을 빠르게 조절할 수 있습니다. 이를 통해 공중에서 미세한 움직임을 감지하고 즉각적으로 대응할 수 있습니다. 또한, 큰 겹눈을 통해 주변 환경을 빠르게 분석하여 공중에서 먹이를 기다리거나, 사냥하는 동안 정확한 위치를 유지할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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벌집군단에서 여왕벌이 없다면, 어떤 현상들이 벌어지는지 알고 싶습니다.
안녕하세요.벌집에서 여왕벌이 사라지거나 존재하지 않는 상황에서는 벌 군집(벌집군단) 내에서 여러 가지 중요한 변화가 발생합니다. 이 변화들은 시간이 지남에 따라 점진적으로 나타나며, 결국 벌집의 존속 여부를 결정하게 됩니다. 우선 여왕벌은 페로몬(여왕물질, Queen Mandibular Pheromone)을 분비하여 벌집의 질서를 유지하는데요, 만약 여왕벌이 사라지면 일벌들이 곧바로 이를 감지하고 동요하기 시작합니다. 일벌들은 여왕의 부재를 확인하기 위해 벌집 전체를 돌아다니며 여왕을 찾을 것이며, 벌들이 날카로운 소리를 내거나, 평소보다 더 공격적으로 변할 수도 있습니다. 따라서 일벌들은 즉시 기존의 젊은 애벌레(부화 후 3일 이하인 유충) 중 일부를 선택해 여왕벌로 키우기 위해 왕대(로열젤리 방)를 만들 것입니다. 선택된 애벌레에게는 로열젤리를 집중적으로 먹여 여왕벌로 발달하도록 유도합니다. 이 과정이 성공하면 새로운 여왕벌이 태어나고, 교미를 마친 후 다시 산란을 시작하여 군집이 유지됩니다. 만약 새로운 여왕벌을 키울 어린 애벌레가 없다면, 벌집은 점점 더 큰 위기를 맞게 될 텐데요, 시간이 지나면서 기존의 일벌들이 늙어가고, 군집의 개체 수가 줄어들 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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살아있는 화석 투구게 에서 파란피를 뽑아내는 이유는?
안녕하세요. 투구게는 4억5000만 년 전부터 존재한 동물인데요, 수억 년 동안 모습이 거의 변하지 않아 '살아있는 화석'으로도 불리고 있습니다. 험난한 세월을 이겨낸 투구게는 오늘날 사람들 때문에 멸종 위기종으로 분류됐습니다. 1980년대부터 의약용품·백신 등을 만들기 위해 투구게가 남획된 탓입니다. 2020년 백신 개발 시험에 사용된 투구게는 45만 마리에 달하는데요, 투구게 개체수가 줄고 있는 현재 각 나라에서는 투구게를 살리기 위한 대체법을 마련하고 있습니다. 우리나라도 최근 투구게 희생을 줄이기 위해 대체 시험법을 도입하기로 했습니다. 야생에서 잡아온 투구게에게 채혈을 하려면 우선 심장 주변에 구멍이 내야 하는데요, 그곳을 통해 투구게 전체 혈액의 30%가량을 뽑습니다. 그 뒤 1~3일간 회복 기간을 준 뒤 다시 바다에 돌려보냅니다. 문제는 돌아간 투구게 10~30%는 극심한 출혈과 스트레스로 인해 죽는다는 것인데요, 오늘날 백신·의약품·맞춤형 치료제 등 의학 분야의 성장은 투구게 덕분이라고 할 수 있습니다. 신약 개발 및 화장품 제조 과정에 투구게 혈액을 이용한 '엔도톡신 시험'이 필수적인데요, 투구게는 사람과 달리 파란색의 피를 갖고 있습니다. 또한 색뿐만 아니라 면역체계도 독특합니다. 투구게 피는 세균을 막아내는 항체가 없는데요, 그 대신 세균이 들어오면 젤리같이 혈액을 응고시켜버리게 됩니다. 이외에도 투구게 혈액에는 'LAL'이라는 단백질도 함유돼 있는데요, LAL은 세균 검출에 매우 민감하게 반응합니다. 커다란 수영장에 설탕 한 알갱이가 떨어진 것처럼 희미한 변화도 알려준답니다. 이 단백질을 사용하면 다른 물질보다 세균 검출 속도가 빠르다고 하기 때문에 투구게의 피를 이용하는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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앞으로 인류는 얼마나 더 번성 가능 하리라 생각 하시나요?
안녕하세요. 인류의 미래 번성 가능성은 여러 요인에 따라 달라질 것입니다. 과학적으로 보면 인류는 현재까지 생태계의 지배적인 종으로 자리 잡았고, 지구의 다양한 환경에 적응하면서 기술과 문명을 발전시켜 왔습니다. 하지만 인류가 앞으로도 계속 번성할 수 있을지는 여러 변수에 달려 있습니다. 우선 인류는 기술을 이용해 극지방, 사막, 우주 등 다양한 환경에서 살아남을 수 있는데요, 의학과 생명과학 발전 덕분에 질병을 극복하고 평균 수명을 연장하고 있습니다. 인공지능, 생명공학, 나노기술 등의 발전이 생존 가능성을 높일 것이며, 우주 개척을 통해 지구 외부에서 생존할 가능성을 탐색 중입니다. 반면에 지구 온난화로 인한 극한 기후, 해수면 상승, 생태계 붕괴가 인류 생존에 영향을 미칠 수 있으며, 대규모 환경오염과 생물다양성 감소는 장기적인 생태적 균형을 위협합니다. 핵무기, 생화학 무기, 인공지능 무기의 발전이 대규모 충돌을 유발할 수 있으며, 경제적 불평등과 자원 부족으로 인한 사회적 혼란이 심화될 가능성이 있습니다. 이외에도 새로운 팬데믹이 발생하면 인류 생존에 큰 영향을 미칠 수 있을 것이며, 유전자 조작 바이러스 같은 생물학적 무기가 위협이 될 수도 있습니다. 단기적으로 인류는 기술을 바탕으로 계속 번성할 가능성이 큽니다. 하지만 기후 변화, 자원 고갈, 사회적 불안정 등의 문제를 해결해야 합니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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현재 멸종위기종에는 몇가지가 있나요?
안녕하세요.지구상에 서식할 것으로 추정되는 1,300만 종의 생물 중 매일 약 70종의 야생생물이 지구상에서 사라지고 있으며, 전문가들은 2050년까지 전체 생물종의 25%가 멸종될 것으로 보고하고 있습니다. 또한 전 세계에서 멸종 위기에 처한 동식물이 200만 종에 달하는 것으로 추정된다는 연구 결과가 나왔다고 영국 일간 가디언 등이 보도했는데요, 이는 룩셈부르크 국립자연사박물관 등 소속 연구진이 수행한 연구 결과로, 이는 과학 저널 ‘플로스 원’(PLOS ONE)에 발표됐습니다. 또한 보도에 따르면, 연구팀은 세계자연보전연맹(IUCN) ‘적색 목록’에 등록된 유럽 내 척추동물, 무척추동물, 식물 등 1만4천669종을 분석해 이런 결과를 도출했다고 밝혔습니다. ‘적색목록’에 등재된 동식물 1만4천669종 가운데 19%가 멸종 위기에 직면했다고 분석했습니다. 항목별로는 식물 27%, 무척추동물 24%, 척추동물 18%가 멸종 위기로 분류됐습니다. 이 수치를 토대로 하면 전 세계 멸종 위기에 처한 동식물은 기존에 알려진 1백만 종에서 2백만 종으로 늘어난다고 연구팀은 추정했습니다. 앞서 2019년 유엔은 지구 생물종 가운데 100만 종 이상이 멸종 위기라면서 이는 현존하는 전체 동식물 8분의 1에 해당하는 수준이라고 발표한 바 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.30
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인간이 직립보행을 통해 얻게 된 불리함에는 무엇이 있나요?
안녕하세요.인간의 직립보행(이족보행)은 많은 이점을 가져다주었지만, 동시에 몇 가지 불리한 점도 있다고 볼 수 있습니다. 우선 직립보행을 하면서 척추가 S자 형태로 진화했지만, 이는 요통, 디스크 질환(허리디스크, 목디스크) 등의 문제를 유발할 수 있습니다. 특히 허리는 체중을 지탱하는 부담이 커져서, 나이가 들수록 퇴행성 척추질환이 흔합니다. 특히 네발로 걷는 동물과 달리, 인간의 다리는 체중을 전적으로 지탱해야 하는데요, 무릎, 발목, 고관절(엉덩이 관절)에 많은 하중이 가해져 관절염, 퇴행성 질환이 쉽게 발생합니다. 또한 네발로 뛰는 동물들(예: 치타, 늑대, 말)에 비해 인간의 달리기 속도는 느린데요, 사냥이나 도망칠 때 단점이 될 수 있지만, 대신 인간은 지구력(지속적인 달리기 능력)을 발전시켜 극복했습니다. 이외에도 직립보행으로 인해 중력의 영향을 더 많이 받게 되었습니다. 하체에서 심장으로 혈액을 올리는 것이 어려워 하지정맥류(정맥이 부풀어오르는 질환)나 부종(다리가 붓는 현상)이 발생하기 쉽습니다. 또한 뇌로 가는 혈액 공급이 불안정해지면서 기립성 저혈압 같은 증상이 나타나기도 합니다.
학문 / 생물·생명
25.01.30
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손톱은 딱딱한데 어떤것으로 이루어져 있나요?
안녕하세요. 손톱이란 손가락 말단 부위에 붙어 있는 반투명의 단단한 케라틴 판을 말하는데요, 손의 보호 기능뿐 아니라 촉감을 구분하는데 도움이 되며, 물건을 집는 것과 같은 기능 수행에 도움을 줍니다. 이때 손톱은 두께가 약 0.5mm으로 단단하고 투명한 직사각형 모양이면서 볼록한 곡면을 형성하는데요, 구성 성분은 케라틴이라는 단백질로 구성되며, 손톱의 뿌리 부분 아래에 손톱을 자라게 하고 생성시키는 모체세포가 있습니다. 특별한 문제가 없는 한 손톱은 계속 자라며, 영양 공급에 따라 표면의 형태가 달라질 수 있습니다. 이때 케라틴은 모발ㆍ피부ㆍ손톱에서 발견되는 단백질의 일종으로, 피부ㆍ모발ㆍ손톱을 튼튼하게 유지하고 상처 치유를 돕는 것으로 알려져 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.30
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바이러스 같은것도 생명체로 인정을 하나요?
안녕하세요.인간을 포함한 동물이나 식물과 같은 생명체에게 질병을 유발할 수 있는 병원체에 속하는 '바이러스'의 경우에는 엄밀히 말하자면 생명체라고 보기는 어렵습니다. 우선 생명체의 경우에 기본적으로 구조적, 기능적 기본 단위라고 할 수 있는 '세포'로 이루어져 있어야 하며, 독립적인 증식이 가능해야 합니다. 세포로 이루어져 있고 독립적인 증식이 가능하기 때문에 세균은 생물에 속하는 반면에, 바이러스의 경우에는 세포로 이루어져 있지 않으며, 단순히 핵산과 단백질로 구성되어 있고, 숙주세포 내에서만 증식이 가능하기 때문에 생명체라고 보기 어려운 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.01.30
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유전자 편집 기술과 생명 윤리 논쟁은 무엇인가요?
안녕하세요. 유전자 편집 기술은 생명과학의 혁신적인 도구로 주목받고 있지만, 동시에 심각한 윤리적 논쟁을 불러일으키고 있습니다. 우선 유전자 편집 기술은 생물체의 DNA를 정밀하게 수정하여 특정 유전자를 삽입, 삭제, 또는 교체하는 기술을 의미하는데요, CRISPR-Cas9 같은 기술이 대표적입니다. 이는 인간 질병 치료, 농업 생산성 향상, 멸종 위기 동물 보존 등 다양한 분야에 활용됩니다. 인간 배아 유전자 편집의 경우 유전자 편집이 배아 단계에서 이루어지면, 편집된 유전자가 후손에게도 전달됩니다. 이는 인류 전체에 영향을 미칠 수 있는 중대한 결정입니다. 주요 논점은 "질병 치료"와 같은 긍정적 목적이더라도, 생명체의 본질적 변형이 윤리적으로 정당한가?인데요, 잘못된 편집으로 인해 발생할 예측 불가능한 결과는 어떻게 책임질 것인가? 또한 유전자 편집이 상업화되면, 부유층만이 이를 활용하여 '유전적으로 우월한' 인간을 만들 수 있습니다. 이는 유전자 계급화와 같은 새로운 형태의 불평등을 초래할 가능성이 있습니다. 다음으로 디자이너 베이비 문제가 있는데요, 부모가 자신의 아이에게 특정한 외모, 지능, 성격 등 원하는 특성을 "설계"할 수 있다면, 이는 인간의 다양성과 존엄성을 훼손할 수 있습니다. 게다가 유전자 편집으로 만들어진 농작물, 동물이 환경에 도입되었을 때, 생태계 균형이 파괴될 가능성이 있습니다. 유전자 편집 기술의 문제점으로는 안전성 문제가 있는데요, 유전자 편집이 비의도적 돌연변이를 초래할 위험이 있습니다. 치료 목적으로 사용된 편집 기술이 장기적 결과를 예측할 수 없는 경우가 많습니다. 두번째는 규제 및 통제 부족인데요, 국가마다 윤리적 기준과 법적 규제가 달라, 기술 남용이나 윤리적 회피가 가능합니다. 예를 들어서 중국에서 태어난 첫 유전자 편집 아기 사건은 국제적 비난을 받았습니다. 또한 현재 기술은 아직 완벽하지 않아, 의도하지 않은 부작용이 발생할 가능성이 큽니다. 따라서 해결 방안으로는 우선 국제적 규제와 합의가 필요합니다. 즉 국제 협력을 통해 윤리적, 과학적 기준을 마련해야 합니다. 예를 들어서 유전자 편집의 허용 범위를 질병 치료로 제한하고, 배아 단계 편집 금지 등을 법제화해야 합니다. 정리하자면 유전자 편집 기술은 인간과 생태계에 엄청난 잠재력을 지닌 도구입니다. 하지만 이 기술이 안전하고 공정하게 사용되려면, 윤리적 논의와 과학적 발전이 함께 이루어져야 합니다. 국제적 협력과 사회적 합의가 이러한 문제를 해결하는 데 핵심적 역할을 할 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.01.20
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종이 다른 새끼에게도 모성애가 생기는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 다른 종의 새끼에게도 모성애가 생기는 현상은 "종간 양육 행동(inter-species parenting behavior)" 또는 "양자 본능(fostering instinct)"이라고 불리며, 다양한 이유로 발생할 수 있습니다. 이를 설명하는 주요 이유들은 다음과 같습니다. 1. 호르몬과 본능적 반응: 새끼를 돌보는 모성애는 주로 호르몬(예: 옥시토신)과 관련이 있습니다. 새끼를 돌보는 행동은 특정한 외모나 소리(작고 귀여운 얼굴, 울음소리 등)에 의해 촉발됩니다. 이런 반응은 특정 종에 한정되지 않고, 비슷한 특성을 가진 다른 종의 새끼에게도 작용할 수 있습니다. 2. 새끼 보호 본능의 일반화: 동물들은 자신의 새끼를 돌보는 것이 생존과 번식에 중요하다는 것을 본능적으로 알고 있습니다. 때로는 자신과 비슷한 외모나 행동을 보이는 다른 종의 새끼를 "자신의 새끼"로 착각할 수 있습니다. 특히, 고아가 된 새끼가 어미 동물에게 접근하면, 어미는 그 새끼를 자연스럽게 보호하려는 행동을 보일 수 있습니다. 3. 진화적 이유: 이 행동이 진화적으로 유리한 경우도 있습니다. 사회적 동물에서는 다른 개체의 새끼를 돌보는 행동이 집단의 생존을 높이고, 나아가 자신의 유전자도 간접적으로 보존하는 데 기여할 수 있습니다. 이를 "포괄적 적합도(kin selection)"의 관점에서 설명할 수 있습니다.4. 스트레스 감소와 심리적 안정: 새끼를 돌보는 행동 자체가 어미 동물에게 스트레스를 줄이고, 심리적 안정감을 제공하기도 합니다. 예를 들어, 젖을 가진 포유류는 젖을 먹이는 행동 자체가 심리적 만족감을 유도하며, 이는 반드시 자기 새끼에 국한되지 않을 수 있습니다. 5. 인간과 동물 간의 유대에서도 유사한 사례: 동물이 인간 아기를 돌보는 경우처럼, 애착 형성이 특정 종에 국한되지 않고 다양한 상황에서 발생할 수 있다는 점이 이 현상을 잘 보여줍니다.
학문 / 생물·생명
25.01.20
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