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비오는 날에는 왜 공기가 더 깨끗하게 느껴지고 냄새도 다르게 느껴질까요?
안녕하세요.비가 오는 날에 3시간 이상 비가 내리는 경우엔 누적 강우량 4mm 이상일 때 미세먼지가 줄어든다고 합니다. 따라서 공기가 더 깨끗하게 느껴질 수 있습니다. 비가 내릴 때나 내린 직후에는 소위 공기 중 '흙 냄새'가 진해지는데요, 이러한 흙 냄새는 '페트리코(petrichor)'라 불리는데, 페트리코의 주성분은 토양에 있는 박테리아에 의해 만들어지는 자오스민(geosmin)이라는 화학물질입니다. '페트리코'라는 이름은 바위를 의미하는 그리스어 'petra'에서 유래된 것인데요, 이름의 유래에서도 알 수 있듯이 비 냄새라고 해서 비 자체에서 냄새가 나는 것이 아니라 바위에서 생성된 냄새로 추정합니다. 바위에는 눈에 보이지 않는 작은 틈새들이 존재하는데요, 그 틈새 사이에는 어린 식물들로부터 발산된 식물성 기름들이 스며들어 있으며, 비가 내리면서 바위 틈새 사이에 존재하던 식물성 기름들이 빗방울과 함께 공기 중으로 분출되고, 그 과정에서 기름 속에 함유되어있던 풀 냄새가 주변으로 퍼지게 되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.12.03
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왜 사람은 고요한 상황에서 귀에서 웅웅거리는 소리를 들을 수 있나요?
안녕하세요. 귀에서의 울림(이명)은 환경보다는 귀로부터 시작되는 소음을 말하는데요, 이는 특정한 질환이 아니라 증상입니다. 이명은 매우 흔하며, 10%에서 15%의 사람들이 이명을 어느 정도 경험합니다. 이명을 경험하는 사람들이 듣는 소음은 윙윙거리거나, 울리거나, 으르렁거리거나, 휘파람을 부르는 것 같거나 또는 쉬익거리는 소리이며 대개 청력 상실과 관계가 있습니다. 어떤 사람들은 다른 시기마다 각기 다른 좀 더 복잡한 소리들을 듣기도 합니다. 이러한 소리들은 조용한 곳에서 또한 사람들이 다른 일에 집중하고 있지 않을 때 좀 더 알아차리기 쉽습니다. 그렇기 때문에 이명은 사람들이 자려고 할 때 가장 방해가 될 수 있습니다. 그러나 이명의 경험은 매우 개인적입니다. 어떤 사람들은 나타나는 증상들에 의해 크게 방해를 받으나 어떤 사람들은 꽤나 견딜만 하다고 느끼기도 합니다. 주관적 이명은 단연코 가장 일반적인 유형입니다. 소리를 처리하는 데 책임이 있는 뇌(청각피질)의 일부에 나타나는 비정상적인 활동이 원인이 되며 이는 종종 귀 관련 장애의 증상이기도 합니다. 의사들은 이러한 비정상적인 활동들이 어떻게 해서 나타나는지 정확히 알지 못합니다. 객관적 이명은 이보다 덜 일반적입니다. 이는 동맥이나 정맥을 통해 흐르는 혈류에 의해 생성되는 소음과 같이 귀 주변 구조물에 의해 생성되는 실제 소음을 나타냅니다. 자세히 귀를 기울일 경우 다른 사람들이 객관적 이명의 소리를 가끔 들을 수도 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.12.03
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심해 생물은 어떻게 극한 환경에서 살아남을까요?
안녕하세요. 심해는 우리가 생각하는 것보다 가혹한 환경인데요, 10m 당 1기압씩 증가하는 수압은 1000m에 다다르면 1cm^2 당 100kg의 어마어마한 힘을 받게 되며, 게다가 햇빛도 없고 태양열도 닿지 않아 차갑고 깜깜한 어둠안 가득한 공간입니다. 이러한 심해에서 살고 있는 생물은 가혹한 환경을 견디기 위해 우리가 보기에는 이상한 모습으로 진화를 했는데요, 우선 심해 생물의 생존법 중 하나는 심해 생물 대형화 현상입니다. 같은 종이라도 심해 생물은 대개가 거대종이 많은데요, 예를 들어서 얕은 바다에 사는 오징어의 크기가 약 30cm 내외라면 심해에 사는 오징어는 크기가 수십 미터까지 자라나게 됩니다. 심해 생물의 대형화 현상에 대해서 정확한 이유가 밝혀지지는 않았으나, 주로 무척추 동물이 이러한 현상을 보이기 때문에 높은 압력에 견디고 수명을 늘리기 위해 크기가 커졌다는 이론이 있습니다. 또한 심해는 햇볕이 닿지 않는 암흑세상이기 때문에 심해 생물의 약 90% 이상은 생존 전략으로 스스로 빛을 내는 발광 능력을 가지고 있는데요, 발광을 하는 이유 중 하나는 먹이를 유인하기 위해서입니다. 자신의 빛에 현혹되어 다가오는 먹이를 잡아먹거나, 먹이가 있을 것 같은 곳을 비춰 숨어있는 먹이를 찾아내는 용도로 사용합니다. 두 번째는 자신을 방어하기 위함인데요, 공격을 받았을 때 밝은 빛을 내서 포식자를 놀라게 하거나, 포식자보다 더 큰 포식자를 불러들이는 용도로 사용하게 됩니다. 또한 이러한 심해 생물은 엄청난 수압을 견디기 위해서 진화했는데요, 압력에 취약한 부레를 없애고 지느러미를 이용하거나 부레에 공기 대신 기름이 들어가 있어서 압력을 잘 견디도록 진화한 물고기가 그 예시라고 할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.12.03
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대나무는 왜 단풍이 물들지 않는 건가요?
안녕하세요. 대나무는 단풍이 물들지 않는 이유는 그 독특한 생리적, 생태적 특징에 기인합니다. 이는 대나무가 상록성 식물이며, 잎이 연중 교체되기 때문입니다. 대나무는 대부분의 활엽수와 달리, 상록성 식물로 분류되는데요, 상록성 식물은 잎을 연중 유지하며, 특정 계절에 일제히 낙엽을 떨어뜨리지 않습니다. 이때 상록성 식물의 잎은 일반적으로 두꺼운 큐티클층과 밀집된 조직을 가지고 있어, 물 손실을 최소화하고 혹독한 환경에서도 견딜 수 있습니다. 단풍은 낙엽수(잎이 떨어지는 나무)에서 발생하는 현상으로, 나무가 겨울을 대비하여 에너지를 보존하기 위해 잎의 엽록소를 분해하면서 나타납니다. 대나무는 상록성 식물이기 때문에 겨울철에도 잎을 유지하며, 엽록소가 분해되지 않아 단풍이 생기지 않습니다. 또한 대나무는 잎을 한꺼번에 떨어뜨리지 않고, 연중 조금씩 새 잎으로 교체합니다. 따라서 대나무 잎은 한 해 내내 초록색을 유지합니다. 이와 같은 점진적인 교체 방식은 에너지 효율적이며, 대나무가 자생하는 온대 및 열대 지역에서 적합합니다. 대나무는 주로 온대 또는 열대 지역에 분포하며, 극단적인 추위를 견디는 것이 아니라 일정한 기후에서 적응해 살아갑니다. 이러한 환경에서는 잎을 유지하는 것이 낙엽을 떨구는 것보다 생존에 유리합니다. 대나무처럼 단풍이 생기지 않는 상록식물에는 소나무, 전나무, 삼나무와 같은 침엽수들이 있습니다. 이들 식물 역시 추운 겨울 동안에도 잎을 유지하며, 에너지 소모를 최소화하는 전략을 채택합니다.
학문 / 생물·생명
24.12.03
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모기를 매개로 전염되는 질병에는 어떤 게 있나요?
안녕하세요. 오랜 시간 위생 해충으로 자리 잡은 모기로 인해 우리는 최근까지도 여러 모기매개 감염에 노출되고 있는데요, 지카바이러스 감염증을 비롯한 뎅기열, 황열, 일본뇌염, 말라리아, 치쿤구니야열, 웨스트나일열 등 감염병의 증상은 각기 다르지만 심각한 경우 사망에 이르기까지 합니다. 대표적으로 말라리아가 있는데요, 이는 주기성을 갖는 열(삼일열, 난형열은 48시간 주기 / 사일열은 72시간 주기, 열대열은 매일)주기적으로 오한, 발열, 발한 후 해열이 반복적으로 나타남, 두통이나 구역 설사 등을 동반할 수 있으며 말라리아 원충에 감염된 모기를 통해 전파, 드물게 수혈이나 주사기 공동 사용 등에 의해 감염됩니다.
학문 / 생물·생명
24.12.02
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대왕오징어는 외골격도 없는데 매우 큰 이유가 무엇인가요
안녕하세요.대왕오징어는 지구상에서 가장 긴 몸길이를 가진 두족류로, 몸길이는 현재까지 촉수를 포함하여 측정된 가장 긴 수컷이 10m, 암컷이 13m로 암컷이 더 거대합니다. 대왕오징어(Architeuthis)는 외골격이 없음에도 불구하고 거대한 크기를 가지게 된 이유는 여러 생태적, 진화적 요인에 의해 설명될 수 있는데요, 이를 자세히 살펴보면 다음과 같습니다. 우선은 심해 환경의 영향입니다. 대왕오징어는 심해에 서식하며, 이러한 환경 특성이 크기 진화에 중요한 역할을 합니다. 두번째는 심해 거대증(Deep-Sea Gigantism)입니다. 심해 동물들은 느린 대사율과 긴 수명을 가지며, 이는 큰 크기를 가지는 방향으로 진화하게 합니다. 큰 크기는 먹이를 효율적으로 잡고, 포식자로부터 생존 확률을 높이는 데 유리하며, 심해의 높은 수압 아래에서 외골격이 아닌 유연한 체구가 생존에 적합합니다. 세번째는 포식자와의 경쟁인데요, 대왕오징어의 주요 포식자는 향유고래와 같은 대형 포유류입니다. 큰 크기는 포식자와 맞설 수 있는 방어 수단이 됩니다. 또한 큰 몸집과 긴 촉수를 통해 빠르게 도망가거나 공격을 피할 수 있습니다. 외골격 대신 유연한 구조의 장점이 있는데요, 외골격이 없는 구조는 심해 환경에서 특히 유리합니다. 심해에서는 외골격이 높은 수압에 의해 파괴될 위험이 있으며, 대왕오징어는 수분이 풍부한 유연한 몸체를 통해 높은 수압을 견딜 수 있습니다. 또한 외골격이 없는 대신 근육질의 몸과 촉수를 통해 빠르고 강력한 추진력을 얻어 먹이를 사냥하거나 포식자로부터 도망갈 수 있습니다. 마지막은 먹이 사냥의 효율성인데요, 대왕오징어는 깊은 바다에서 먹이를 잡아야 하며, 큰 크기는 먹이를 효율적으로 사냥하는 데 유리합니다. 정리하자면 대왕오징어가 외골격 없이도 큰 크기를 가질 수 있는 이유는 심해 환경에 대한 적응, 포식자로부터의 방어, 먹이 사냥의 효율성, 유연한 신체 구조라고 할 수 있습니다
학문 / 생물·생명
24.12.01
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암모나이트와 비슷한 종류인 앵무조개는 지금도 생존한건가요
안녕하세요. 김지호 박사입니다.앵무조개는 오소콘과 함께 '사새아강(앵무조개아강, Nautiloidea)'에 속하지만 암모나이트는 '국석아강(암모나이트아강, Ammonoidea)'에 속하는데요, 이름은 조개이지만 이매패류(=조개)가 아닌 두족류(오징어, 문어와 같은 류)에 속하는 생명체입니다. 이러한 앵무조개는 인도양 태평양의 열대해역 수심 200m 산호초에서 작은 어류와 갑각류를 먹으면서 사는데요 앵무조개의 눈에는 수정체가 없고, 촉수에는 빨판이 없습니다. 앵무조개는 촉수 아래에 있는 누두를 통해 물을 내뿜으면서 유영하며 또한, 껍데기 속 빈 공간에 물을 채워 부력을 조절합니다.
학문 / 생물·생명
24.12.01
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내장기관은 얼마나 에너지를 사용하나요
안녕하세요. 내장 기관은 모든 동물의 생존에 필수적인 역할을 하지만, 각각의 기관이 소비하는 에너지와 효율성은 동물의 크기, 생리적 상태, 환경에 따라 달라집니다. 내장 기관이 소비하는 에너지는 전체 대사율(기초대사율, BMR)에 크게 기여하며, 다음과 같은 방식으로 분석할 수 있습니다. 첫번째는 내장 기관의 에너지 소비 비율입니다. 내장 기관이 소비하는 에너지는 동물의 기초대사율(BMR) 중 약 40~60%를 차지하는데요 주요 기관별 비율은 대략 다음과 같습니다. 우선 간 (Liver)은 체중 대비 약 23%를 사용하며 대사 조절, 독소 제거, 글리코겐 저장 등의 역할을 합니다. 다음으로 뇌 (Brain)는 소형 동물과 인간에서는 BMR의15~20%까지 사용하며 큰 동물(예: 소, 코끼리)에서는 약 2~8% 정도 사용하고, 신경 신호 전달, 항상성 조절 등의 역할을 합니다. 심장 (Heart)의 경우 BMR의 약 8~10%를 소비하며 혈액 순환을 통해 산소와 영양소 공급합니다. 정리하자면 내장 기관은 동물의 기초대사율 중 40~60%의 에너지를 소비하며 기관별로 에너지 소비 비율은 다르며, 뇌와 간이 가장 많은 에너지를 사용합니다. 효율성 측면에서 심장과 신장은 낮은 에너지로 중요한 기능을 수행하며, 뇌는 높은 에너지를 소비하지만 고급 기능을 제공하여 효율성을 간접적으로 높입니다.
학문 / 생물·생명
24.12.01
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영장류가 호리호리한 체형으로 진화하고 살아남은 이유가 무엇인가요
안녕하세요. 영장류 중에서도 인간과 가까운 조상들이 호리호리한 체형으로 진화하고 살아남게 된 이유는 환경적, 생리적, 그리고 행동적 요인들이 복합적으로 작용했기 때문입니다. 이를 다음과 같이 정리할 수 있습니다. 첫번째는 이동 방식의 변화입니다. 초기 인류는 숲에서 살던 나무 위 생활에서 점차 사바나 환경으로 이동하게 되었습니다. 이 과정에서 이족보행이 주요 이동 방식으로 자리 잡았고, 이는 에너지 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 했습니다. 호리호리한 체형은 긴 다리와 가벼운 몸으로 장거리 이동에 유리했습니다. 열대 기후에서 땀을 통해 열을 효과적으로 발산할 수 있는 구조였습니다. 두번째는 사냥과 채집 전략의 적응입니다. 호리호리한 체형은 persistence hunting을 가능하게 했습니다. 인간은 단거리 속도는 부족하지만, 장시간 동물을 추적하며 지치게 만드는 전략에 특화되었습니다. 이는 고칼로리 음식을 얻는 데 큰 도움을 주었고, 생존에 유리했습니다. 세번째는 뇌 발달과 에너지 요구량입니다. 인간은 다른 영장류에 비해 뇌가 매우 크며, 이는 높은 에너지를 요구합니다. 호리호리한 체형은 비교적 적은 에너지로 생존할 수 있게 하여 뇌 발달에 필요한 에너지를 확보하는 데 기여했습니다. 네번째는 체온 조절입니다. 사바나 환경은 고온 건조한 조건을 특징으로 합니다. 호리호리한 체형은 표면적 대비 체적 비율이 높아, 체온을 효과적으로 방출할 수 있었습니다. 고릴라와 같은 큰 몸집은 숲 속의 그늘진 환경에서는 유리하지만, 열린 초원에서는 과열되기 쉽습니다. 다섯번째는 사회적 협력과 적응입니다. 인간의 생존은 도구 사용, 불의 활용, 협력적 사냥과 같은 문화적 요소와도 밀접한 관련이 있습니다. 이러한 행동은 빠르고 날렵하게 이동할 수 있는 체형이 유리하게 작용했을 가능성이 높습니다. 여섯번째는 다양한 종 간 경쟁입니다. 초기 인류의 조상들 중에는 다양한 체형과 생활방식을 가진 종들이 공존했습니다. 고릴라와 같은 큰 체형의 종들은 제한된 지역(숲)에서만 생존이 가능했지만, 호리호리한 체형의 인류는 더 다양한 환경에 적응할 수 있었을 것이며 환경 변화(기후 변화 등)에 유연하게 대처할 수 있는 종이 살아남게 되었습니다. 정리하자면 호리호리한 체형은 환경 변화에 대한 적응, 에너지 효율성, 체온 조절, 이동성 등에서 경쟁력을 제공했습니다. 이러한 진화적 특징은 인간이 지구상의 다양한 환경에서 살아남고 성공적으로 확산할 수 있게 한 중요한 요인 중 하나입니다.
학문 / 생물·생명
24.12.01
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빙하기때 네안데르탈인이 생존을 못하고 왜 멸종햇을까요
안녕하세요.네안데르탈인은 발굴과 연구가 진행될수록 현생인류와 거의 다를 바 없는 생활을 했던 것으로 밝혀지고 있지만, 약 4만 년 전 지구상에서 홀연히 사라졌는데요 그 원인을 놓고 의견이 분분한 가운데, 악셀 팀머만 IBS 기후물리연구단장이 슈퍼컴퓨터를 이용한 연구를 통해 이들이 사라진 원인을 현생인류와의 경쟁이라고 주장했습니다. 유럽과 시베리아 등에 널리 퍼져 살던 친척인류 네안데르탈인은 도구를 만들고 집단생활을 하며 장신구를 만드는 등 현생인류(호모 사피엔스)와 크게 다르지 않은 생활을 했던 것으로 추정되지만 약 4만 년 전 지금의 스페인 지역을 마지막으로 홀연히 지구상에서 자취를 감췄는데요 비록 일부는 현생인류와 가정을 이뤄 후손(현대인)의 게놈에 자취를 남겼지만, 대부분은 사라진 것으로 추정되고 있습니다. 그동안 그 이유를 놓고 현생인류와의 경쟁과 혹독하고 변덕스러운 기후 등 여러 가설이 대립했는데, 최근 국내 연구기관의 슈퍼컴퓨터를 이용한 연구 결과 현생인류와의 자원 경쟁에서 밀려난 게 가장 큰 멸종 이유라는 주장이 제기되었습니다. 악셀 팀머만 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단장은 옛 기후 데이터를 이용해 과거 환경을 복원하고 그 안에서 현생인류 및 네안데르탈인이 확산하는 과정을 모사한 수학 공식 모형을 만든 뒤 이를 IBS 슈퍼컴퓨터 ‘알레프’를 이용해 풀어 이 같은 사실을 밝혔으며 연구 결과는 지질학 분야 국제학술지 ‘신생대 제4기 과학 리뷰’에 발표됐습니다.팀머만 단장은 “그들이 현생인류 확산 시기에 사라진 것은 우연이 아니다”라며 “이번 시뮬레이션 연구로 네안데르탈인의 멸종이 우리가 행한 최초의 주요 멸종 사건이라는 사실이 분명히 드러났다”고 말했습니다. 그는 “연구를 확장해 식생과 기후변화를 이끈 더 상세한 요인, 문화 그리고 바이러스 등 병원체를 포함하는 새로운 모형을 연구중”이라며 특히 ”수두대상포진 바이러스와 같이 현생인류가 10만 년 전 동물에게 옮은 바이러스는 높은 치명률로 네안데르탈인 인구수 감소에 기여했을 것”이라고 말한 바 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.12.01
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