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mRNA 백신은 기존 백신과 어떻게 다른가요?
안녕하세요. "mRNA 백신"이란 바이러스의 유전정보가 담긴 mRNA를 사람 몸에 주입하여 체내에서 항원(바이러스 단백질)이 만들어지게 함으로써 면역계가 항체를 만들도록 유도하는 방식인데요, mRNA가 리보솜에 전달하고 단백질을 합성하게 됩니다. 이 단백질들을 인체 면역시스템이 감지하여 우리 몸에서 바이러스가 침투했을 때 면역반응을 일으키는 중화항체를 만들어주는 역할을 합니다. 이때 mRNA 백신은 바이러스를 직접 사용하지 않아 감염 우려가 없고, 기존의 백신에 비해서 신속한 대량생산이 가능합니다.
학문 / 생물·생명
24.11.25
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현실에서도 좀비가 가능할까요???
안녕하세요. 현실에서 영화나 게임에 나오는 "좀비"와 같은 생물이 나타나는 것은 생물학적으로 불가능합니다. 그러나, 좀비와 비슷한 현상이 자연계에서나 이론적으로 일부 관찰되거나 상상해볼 수 있는 요소가 있습니다. 현실에서는 좀비와 유사한 사례가 특정 곤충이나 기생 생물에서 관찰됩니다. 광견병 바이러스는 동물의 뇌를 감염시켜 공격성과 타액 분비를 증가시킵니다. 이는 바이러스가 퍼지는 데 도움이 됩니다. 이런 동물들은 통제되지 않은 공격성을 보이지만, 신체적 손상 없이 지속적으로 움직이는 영화 속 좀비와는 다릅니다. 인간이 좀비와 유사한 상태에 빠질 가능성은 과학적으로는 매우 낮습니다. 그러나 특정 조건에서는 비슷한 현상이 나타날 수 있습니다. 특정 약물이나 신경 조작으로 인간의 행동을 억제하거나 특정 행동만 하도록 만드는 실험은 존재합니다. 그러나 이런 조작은 복잡한 과정을 필요로 하며, 좀비처럼 죽은 후 부활하는 것은 불가능합니다. 이외에도 광견병처럼 신경계에 영향을 미치는 질병이 공격성과 비정상적인 행동을 유발할 수 있습니다. 정리하자면 현실에서 영화나 게임에 나오는 좀비가 나타날 가능성은 없습니다. 생물학적 이유로 죽은 생물이 다시 움직이거나, 전염을 통해 확산되는 것은 불가능합니다. 그러나 자연계에서는 곤충과 기생 생물, 또는 인간의 질병에서 좀비와 유사한 현상이 관찰될 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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생명체의 성별은 왜 두 개인가요? 3개가 될 수도 있고 4개가 될 수도 있는데 왜 거의 암수 2개입니까?
안녕하세요. 생명체의 성별이 대부분 두 개인 이유는 진화적 효율성과 생식 전략에서 기인합니다. 생명체의 성별이 두 개로 정착한 이유는 여러 생물학적, 진화적 메커니즘과 관련이 있습니다. 성별은 주로 유전적 다양성을 증가시키기 위한 유성생식의 도구입니다. 유성생식에서 두 개의 성별은 두 부모의 유전 정보를 혼합함으로써 자손의 유전적 다양성을 크게 증가시키며, 이 유전적 다양성은 환경 변화에 적응하고, 질병에 저항하는 데 유리합니다. 세 개 이상의 성별이 있다면 이론적으로 더 많은 유전적 조합이 가능하지만, 번식 과정이 복잡해지고 시간과 에너지가 더 많이 소모될 수 있습니다. 또한 두 개의 성별(암컷과 수컷) 체계는 생식 과정을 단순하고 효과적으로 만듭니다. 생물이 짝을 선택하고 번식할 때, 두 성별 간의 역할이 분명히 구분되면 번식 과정에서 혼란이 적고 효율성이 높습니다. 마지막으로, 생명체의 번식은 자원을 소비하는 과정입니다. 성별이 늘어날수록 번식의 효율성이 저하될 가능성이 큽니다. 세 개 이상의 성별이 존재하면, 번식을 위해 모든 성별이 동시에 맞아야 하기 때문에 짝짓기 성공률이 낮아질 수 있습니다. 반면, 두 성별 체계에서는 암컷과 수컷 중 하나만 짝을 찾으면 번식이 가능합니다. 생물이 성별을 유지하거나 생식 세포를 생산하는 데는 에너지가 필요합니다. 두 개의 성별로 나뉘어 있으면 에너지 소모가 최소화되며, 번식 과정이 안정적으로 유지됩니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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수생식물 같은경우는 어떻게 산소공급을 받아서 살수 있나요?
안녕하세요. 수생식물(aquatic plants)은 물 속 환경에 적응한 독특한 구조와 기작 덕분에 산소를 확보하고 생존할 수 있습니다. 일반적인 뿌리식물과 달리, 수생식물은 산소를 효율적으로 공급받기 위한 여러 가지 진화적 특징을 가지고 있습니다. 우선 수생식물은 물이나 공기 중에서 산소를 얻는데요, 수생식물의 뿌리와 줄기에는 통기조직이라는 스펀지 같은 조직이 발달해 있습니다. 이 조직은 식물 내부에 공기 주머니를 형성하여 산소를 저장하거나 물 위에서 뿌리로 산소를 운반하는데요, 예를 들어서 연꽃과 같은 부엽식물은 통기조직을 통해 잎에서 얻은 산소를 뿌리까지 전달합니다. 또한 수생식물의 잎은 물 속에서 산소를 흡수할 수 있도록 얇고 넓은 형태를 가집니다. 일부 수생식물(특히 맹그로브 같은 식물)은 뿌리를 물 밖으로 내어 직접 대기 중의 산소를 흡수합니다. 이 뿌리는 기체 교환을 돕는 기공이 발달되어 있습니다. 물 속 산소 농도가 낮거나 혐기성 환경(산소가 없는 환경)일 경우, 수생식물은 다음과 같은 방식으로 생존할 수 있습니다. 물 속 산소가 부족할 때 통기조직은 산소를 일시적으로 저장해 사용할 수 있습니다. 뿌리 세포는 산소가 부족할 경우, 무산소 호흡을 통해 생존에 필요한 최소 에너지를 생성합니다. 이외에도 물 속 산소가 낮은 환경에서는 대사율을 낮춰 산소 소비를 줄입니다. 일반 나무는 산소를 주로 뿌리의 흙 속 공기에서 공급받는데요, 흙이 물에 잠기면 공기층이 사라져 뿌리가 산소를 얻지 못하고 질식합니다. 반면, 수생식물은 통기조직과 물속 산소 흡수 기작 덕분에 물 속에서도 살아갈 수 있습니다. 정리하자면, 수생식물은 통기조직, 물속 산소 흡수, 호흡뿌리 등의 구조적, 생리적 적응 덕분에 산소 부족 환경에서도 살아갈 수 있습니다. 이와 대조적으로, 일반 나무는 산소 공급을 흙에서만 얻기 때문에 물에 잠기면 질식하게 됩니다. 수생식물의 이러한 독특한 생존 전략은 물속 생태계에서 중요한 역할을 합니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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흡혈박쥐가 흡혈시 통증이 별로 없다고 하는데 그 이유가 무엇인가요
안녕하세요.온갖 바이러스성 질병의 매개체로 박쥐는 해가 되는 동물일 것 같지만, 자연에서는 꼭 필요한 존재인데요, 과일이나 작은 곤충들을 먹으며 하늘을 날아다니는 박쥐들은 씨앗을 널리 퍼트리기도 하고, 모기와 나방들 같은 해충을 없애기도 하며, 꽃가루를 옮기는 아주 중요한 역할을 합니다. 이중에서 흡혈박쥐는 100마리 내외로 떼를 이루며 생활하고, 낮에는 동굴이나 폐광, 버려진 큰 물건의 어두운 곳에서 수면을 취하며 시간을 보내고, 날이 어두워지면 본격적으로 흡혈 활동을 시작합니다. 흡혈박쥐는 위와 식도가 아주 가늘고 길어서 혈액 외에는 아무것도 섭취할 수 없습니다. 보통은 말이나 소, 당나귀, 조류 같은 동물의 피를 빨아먹고 살며 사람을 습격하기도 합니다. 흡혈박쥐는 피를 빨아먹을 대상을 찾아 날아간 후 바닥에 착지하여 기어서 이동합니다. 이빨이 매우 날카로워서 이빨로 피부를 뚫고 혀로 피를 빨아먹는데 박쥐의 침에는 마취 성분 있어 습격당하고 있는 동안 큰 고통은 없다고 하며, 실제로 박쥐에게 물린 상처는 통증도 없고, 흡혈 당하는 혈액량도 많지 않아 우리가 모기에게 물리는 것과 같다고 생각하면 된다고 합니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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흡혈박쥐는 일반박쥐와 소화기관이 어떻게 다른가요
안녕하세요. 흡혈박쥐는 다른 동물의 피를 먹고 사는 유일한 포유류인데요, 특이한 습성만큼, 활동에 필요한 에너지도 여타 동물과는 다른 방식으로 얻는다고 합니다. 인간을 비롯해 포유동물은 뛰거나 달릴 때 에너지원으로 탄수화물과 지방을 주로 이용하고 단백질은 마지막 수단으로 활용합니다. 하지만 핏속에는 단백질 말고는 별다른 영양분이 없어 피만 먹는 흡혈박쥐가 어떻게 에너지원을 얻는지는 과학계의 큰 관심이었는데요, 캐나다 연구진이 흡혈박쥐의 비밀을 풀기 위해 소의 피를 먹이로 준 뒤 특수 제작한 러닝머신 위에서 박쥐를 뛰게 했습니다. 연구진은 핏속 단백질의 구성성분인 아미노산에 동위원소를 붙여 박쥐가 뛰면서 숨을 내쉴 때 이를 추적할 수 있도록 했습니다. 이렇게 하면 박쥐가 뛸 때 단백질을 얼마나 이용하는지를 알 수 있기 때문입니다. 실험결과 흡혈박쥐는 뛸 때 다른 동물과 달리 단백질을 즉각적으로 에너지원으로 활용하는 것으로 나타났다고 합니다. 즉 흡혈박쥐가 장에서부터 몸 전체에 이르기까지 오직 피만 먹고 살 수 있도록 생물학적으로 특별한 적응(진화)을 했다고 볼 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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팬더는 일반곰과 비교시 소화기관이 어떤 차이가 있나요
안녕하세요. 팬더(대왕판다, Ailuropoda melanoleuca)는 주식이 대나무인 특이한 식성을 가진 곰과의 동물로, 일반 곰과 소화기관에서 몇 가지 차이가 있습니다. 하지만 팬더는 여전히 곰의 소화기관을 가지고 있으며, 진화 과정에서 완전히 초식 동물로 적응한 것은 아닙니다. 팬더의 소화기관은 육식 동물의 구조를 거의 유지하고 있습니다. 즉, 짧은 소장과 단순한 위 구조를 가지고 있어 대나무의 소화 효율이 낮습니다. 대나무의 주요 구성 성분인 셀룰로오스를 분해할 수 있는 효소가 부족합니다. 대신, 팬더의 장내 미생물이 셀룰로오스 일부를 발효시켜 소화에 도움을 줍니다. 팬더는 대나무를 소화하기 위해 하루 12~14시간 동안 대나무를 섭취하며, 체중의 약 20%에 해당하는 대나무를 매일 먹어야 합니다. 대나무는 영양가가 낮기 때문에, 팬더는 빠른 소화와 배출로 효율성을 높이고자 합니다. 반면 일반 곰은 잡식성으로, 육식과 초식을 모두 소화할 수 있는 소화기관을 가지고 있습니다. 소화기관이 팬더보다 더 다양성을 가지며, 단백질, 지방, 탄수화물 등 다양한 영양소를 소화하고 흡수할 수 있습니다. 장내 미생물군도 잡식성을 반영하며, 식이 섬유를 분해하는 능력은 팬더보다 낮습니다. 팬더가 대나무에 의존하는 이유는 진화적 선택압 때문이라고 할 수 있는데요, 약 700만~200만 년 전, 팬더는 서식지와 환경 변화로 인해 다른 곰과 달리 초식으로 생존 전략을 전환했습니다. 대나무가 풍부하고 경쟁이 적은 환경에 적응하며, 초식 특화가 이루어졌습니다. 그러나 소화기관은 여전히 육식 동물의 형태를 유지하여 대나무를 효율적으로 소화하지는 못합니다. 정리하자면, 팬더는 일반 곰과 소화기관 구조는 비슷하지만, 장내 미생물과 식성에서 차이가 있습니다. 팬더의 소화기관은 육식 동물의 구조를 유지하고 있어 대나무를 완벽히 소화하지는 못하지만, 장내 미생물과 행동으로 보완하여 생존합니다. 반면, 일반 곰은 다양한 음식을 소화할 수 있는 더 적응적인 소화 시스템을 가지고 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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바이러스와 박테리아의 차이점에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 네, 바이러스(Virus)와 박테리아(Bacteria)는 서로 전혀 다른 병원체입니다. 바이러스와 박테리아는 인간과 같은 동물이나 식물 등의 생명체에서 질병을 유발할 수 있는 병원체라는 점에서는 공통점이 있으나, 바이러스는 엄밀히 말하자면 생명체라고 볼 수 없습니다. 생명체는 기본적으로 구조적, 기능적 기본단위인 세포로 이루어져있는데요, 바이러스의 경우에는 세포로 이루어져 있지 않으며, 단순히 단백질 껍질과 핵산(DNA or RNA)으로 이루어져 있고, 숙주세포 내에서만 증식이 가능하기 때문에 생명체라고 볼 수 없습니다. 또한 감기는 바이러스에 의해 코와 목 부분을 포함한 상부 호흡기계의 감염 증상으로, 사람에게 나타나는 가장 흔한 급성 질환인데요, 정의에서도 알 수 있듯이 감기는 바이러스에 의해 유발되는 질환이라고 할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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사람의 입에는 수백종의 박테리아 존재한다고
안녕하세요. 구강 내에는 1000종 이상이 균이 분포해 있고 침 1ml에는 세균 5~10억 마리가 존재한다고 보고될 정도로 거대한 미생물 생태계를 이루고 있습니다. 사람의 입속에는 수백 종의 박테리아가 존재하지만, 대부분의 경우 병에 걸리지 않는 이유는 입속의 미생물 생태계와 면역 체계가 조화롭게 작용하기 때문입니다. 입속에는 공생 박테리아와 잠재적 병원균이 함께 살고 있는데요, 공생 박테리아는 병원균의 성장을 억제하며, 입속의 미생물 균형을 유지합니다. 예를 들어, 특정 박테리아는 산성 환경을 조절하거나 병원성 박테리아가 자리 잡는 것을 방해합니다. 이 균형이 깨지지 않는 한 대부분의 미생물은 해롭지 않습니다. 또한 타액(침)은 입속에서 강력한 방어 역할을 합니다. 타액에는 리소자임이라는 효소가 있어 박테리아의 세포벽을 파괴하며, 인체의 면역 체계는 입속의 병원균이 과도하게 증식하지 못하도록 조절합니다. 만약 병원균이 증가하거나 입안에 상처가 생기면, 면역 세포가 활성화되어 이를 빠르게 억제합니다. 하지만 박테리아의 균형이 깨지면 질환이 발생할 수 있는데요, 특정 박테리아(예: Streptococcus mutans)가 산을 생성하여 치아를 손상시킬 수 있습니다. 정리하자면, 입속 박테리아는 자연스러운 생태계의 일부이며, 대부분은 건강에 해를 끼치지 않습니다. 타액의 항균 작용, 면역 체계, 그리고 공생 박테리아가 병원균의 증식을 억제하기 때문에 우리는 병에 걸리지 않습니다. 다만, 구강 위생이 나빠지거나 면역력이 약화되면 병원균이 우세해져 질환이 발생할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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나무의 잎이 자외선을 흡수도 해주나요
안녕하세요. 네, 나무의 잎은 자외선을 일부 흡수합니다. 나뭇잎은 태양빛을 받으면서 광합성을 위해 특정 파장의 빛을 흡수하고, 나머지 빛은 반사하거나 투과시킵니다. 특히, 자외선(UV) 중 일부는 흡수되고, 일부는 반사됩니다. 나뭇잎에는 다양한 색소가 들어 있어 빛의 특정 파장을 흡수합니다. 엽록소는 가시광선(특히 적색과 청색)을 흡수하여 광합성을 수행하며, UV는 세포와 DNA에 손상을 줄 수 있지만, 잎의 색소는 이를 막아 광합성을 안정적으로 유지합니다. 자외선을 흡수하거나 반사하여 잎 아래 그늘진 공간으로 자외선이 덜 도달하도록 합니다. 나뭇잎이 자외선을 흡수하면서도 시원한 이유는 잎은 가시광선과 적외선을 반사하거나 투과하면서 열이 축적되는 것을 방지하고, 나뭇잎의 증산작용(물 증발)은 주변 공기를 시원하게 만듭니다. 또한 나무의 잎들이 서로 겹쳐 자외선 및 열 복사를 막아줍니다. 나뭇잎은 자외선을 완벽히 흡수하지는 않으며, 일부는 반사하거나 산란시켜 주변 환경에서 자외선의 영향을 줄여줍니다. 그래서 나무 그늘은 단순히 빛을 차단하는 것을 넘어 자외선으로부터 보호하는 공간이 됩니다. 정리하자면 나뭇잎은 자외선을 흡수하고 반사하여 나무 아래 환경을 더 시원하고 쾌적하게 만듭니다. 이 과정은 나무가 광합성을 수행하고 스스로를 보호하는 데 필수적이며, 자외선으로부터 다른 생명체를 간접적으로 보호하는 역할도 합니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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