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지구에서 가장 많은 생명체는 어떤게 있을까요?
안녕하세요. 네, 말씀하신 것처럼 지구에서 가장 많은 생명체는 눈에 보이지 않는 미생물입니다. 특히, 박테리아와 같은 미생물이 지구 생명체의 대부분을 차지합니다. 이는 생물의 개체 수뿐만 아니라 생체량(생명체의 총 질량) 측면에서도 마찬가지입니다. 미생물은 극한 환경에서도 살 수 있는데요 뜨거운 열수구, 극한의 추위, 염도가 높은 지역, 산성 또는 알칼리성 환경에서도 생존 가능합니다. 이는 미생물이 지구 어디에나 존재하며 다른 생물보다 훨씬 많은 개체 수를 가지게 된 이유입니다. 또한 박테리아는 분열법으로 빠르게 번식하는데요, 한 마리의 박테리아가 몇 시간 만에 수백만 개체로 증가할 수 있습니다. 이외에도 미생물은 에너지를 얻는 방식이 다양합니다. 광합성, 화학합성, 기생 등 여러 방법으로 생명을 유지할 수 있어 다른 생물보다 생존 가능성이 높습니다. 미생물의 대표적인 예시인 박테리아는 지구상 어디에서나 발견되며, 특히 토양, 물, 인간의 몸속에 풍부하게 존재합니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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사람의 감정상태가 건강과 관련이 있을까요?
안녕하세요. 네, 사람의 감정 상태는 건강과 깊이 관련이 있습니다. 긍정적 감정은 건강에 이로운 영향을 미치며, 부정적 감정, 특히 스트레스, 우울, 불안 등은 여러 건강 문제를 유발하거나 악화시킬 수 있습니다. 이 연관성은 생리적, 신경적, 그리고 면역학적 메커니즘을 통해 설명될 수 있습니다. 우선 스트레스는 신체의 자가방어 시스템인 스트레스 반응(fight-or-flight response)을 유발합니다. 이 반응이 일시적이면 유익할 수 있지만, 만성화되면 다양한 건강 문제를 일으킬 수 있습니다. 스트레스가 지속되면 코르티솔과 같은 스트레스 호르몬이 과도하게 분비되며, 과도한 코르티솔은 면역 체계를 억제하고 염증을 유발하여 다음과 같은 문제를 초래할 수 있습니다. 스트레스는 면역 세포의 기능을 저하시켜 감염에 대한 저항력을 감소시키며, 만성 스트레스는 염증성 질환(예: 관절염)과 자가면역질환 위험을 높입니다. 스트레스는 우울증, 불안 장애와 같은 정신 건강 문제의 주요 원인 중 하나이며, 정신적 스트레스는 수면 부족을 초래하며, 이는 신체 회복과 면역력 저하로 이어질 수 있습니다. 반면에 긍정적 감정은 신체와 정신 건강 모두에 유익한 영향을 줍니다. 행복감과 사랑은 옥시토신, 세로토닌, 도파민과 같은 호르몬을 분비시켜 스트레스를 완화하고 면역 체계를 강화합니다. 긍정적인 감정은 면역 기능을 활성화하고 염증 수준을 줄일 수 있으며, 웃음, 즐거움은 심장 건강을 개선하며 혈압을 낮추는 데 도움을 줍니다. 정리하자면 사람의 감정 상태는 건강과 깊이 연관되어 있습니다. 스트레스와 같은 부정적 감정은 만병의 근원이 될 수 있지만, 긍정적 감정은 면역력을 강화하고 질병 회복을 돕습니다. 따라서 감정 상태를 관리하고 스트레스를 해소하는 것이 건강 유지의 핵심입니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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판코니 빈혈이 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. "판코니범혈구감소증(Fanconi syndrome)"은 근위세뇨관의 기능에 이상이 생겨 아미노산, 포도당, 인산, 중탄산염, 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 그 외의 다른 물질이 소변으로 과다 배출되어 대사성산증, 저인산염혈증, 탈수, 구루병, 골다공증, 골연화증, 성장지 연을 초래하는 질환인데요, 1927년 판코니(Fanconi)가 처음으로 보고한 질환입니다. 상염색체 열성으로 유전되는 염색체 불완전 증후군이며, 현재까지 이 질환과 관련된 13개의 유전자가 확인되었습니다. 판코니범혈구감소증의 증상으로, 태아기부터 성장 부진이 나타납니다. 성장한 후에도 키가 작습니다. 소두증(25~37%), 정신 지체(25%)가 나타나고, 전체 환아의 41%에서 안검하수, 사시, 안구진탕증, 소안구증이 나타납니다. 변형적혈구증, 적혈구대소부동증, 망상적혈구감소증, 혈소판감소증이 나타납니다. 백혈구감소증에서 확실한 범혈구감소증을 나타냅니다. 골수부전증, 백혈병을 동반하는 경우도 있습니다. 판코니범혈구감소증은 환자에게 나타나는 직접적으로 조절하여 진단할 수 있습니다. 예를 들어 시스테아민(cysteamine)이라는 약을 통해 몸 안의 시스틴(cystine) 수치를 낮추거나, 페니실라민(penicillamine)을 통해 코퍼(copper) 수치를 낮추면 여러 증상을 가라앉힐 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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흡혈박쥐가 인슐린을 만드는 유전자가 없는 이유가 무엇인가요
안녕하세요. 흡혈박쥐는 오로지 피만 먹는 식생활에 적응하기 위해서 여러 개의 유전자를 잃었는데요, 대표적으로 인슐린 분비와 관련된 유전자 (FFAR1, SLC30A8), 글리코겐 저장을 제한하는 유전자 (PPP1R3E), 위와 관련된 유전자 (CTSE), 한정된 영양소에 적응하는 데 관련된 유전자 (ERN2, CTRL) 등입니다. 혈액은 칼로리가 아주 낮은 액체이기 때문에 포유동물이 먹고 생존할 수 없지만, 박쥐는 포유류 가운데 유일하게 흡혈이 가능한데요, 연구 결과 이런 흡혈박쥐에게는 특별한 유전자가 확인되었다고 합니다. 독일 연구팀이 흡혈박쥐의 유전체를 26종의 다른 박쥐들과 비교해 봤는데요, 박쥐의 유전자 가운데 13개가 흡혈박쥐에서는 파괴되거나 더 이상 작동하지 않는 것으로 나타났습니다. 이런 유전자의 변형이 박쥐의 인슐린 분비를 감소시키고 피의 맛에 덜 민감하게 만들어주는 등 혈액에 적응할 수 있도록 한 것입니다. 결국, 오랜 시간에 걸친 진화를 통해 흡혈박쥐가 지방이나 탄수화물이 아주 적은 혈액을 먹고도 살 수 있게 된 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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바이러스 세균 곰팡이는 어떻게 다른가요?
안녕하세요. 김지호 박사입니다.네, 말씀하신 것처럼 바이러스, 세균, 곰팡이는 모두 동물이나 식물과 같은 생명체에 감염되어 질병을 유발할 수 있다는 점에서 병원체라는 공통점은 있습니다. 하지만 세균과 곰팡이가 생명체인 것과는 다르게, 바이러스는 엄밀히 말하자면 생명체라고 할 수 없습니다. 생명체는 기본적으로 구조적, 기능적 기본 단위라고 볼 수 있는 세포로 이루어져 있는데요, 바이러스의 경우에는 세포로 이루어져 있지 않으며, 단순히 단백질 껍질과 핵산(DNA or RNA)으로 이루어져 있기 때문에 생명체라고 볼 수 없습니다. 또한 바이러스의 경우 스스로 독립적인 증식이 불가능하고, 숙주세포 내부에서만 증식이 가능하기 때문에 생명체라고 볼 수 없습니다. 이와는 달리 세균이나 곰팡이는 세포로 이루어져있으며, 독자적인 증식이 가능하기 때문에 생명체입니다. 이때 세균은 한 개의 단세포로 이루어져 있는 원핵생물이라면, 곰팡이의 경우 다세포로 이루어져 있는 진핵생물이라는 점에서 차이점이 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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람사르 조약은 구체적으로 어떤 조약인가요?
안녕하세요. '람사르습지'는 람사르협약에 따라 독특한 생물지리학적 특성을 가지거나, 희귀동물 서식지 및 물새 서식지로서의 중요성을 가진 습지를 보호하기 위해 지정된 습지인데요, 이때 '람사르협약'이란 ‘물새 서식지로서 특히 국제적으로 중요한 습지에 관한 협약’입니다. 1971년 2월 2일 이란의 람사르(ramsar)에서 채택되었고, 물새 서식 습지대를 국제적으로 보호하기 위한 것으로 1975년 12월에 발효되었으며, 우리나라의 경우 1997년 7월 28일 대암산 용늪을 람사르습지로 등록하며 101번째 람사르협약 가입국이 되었습니다. 해당 협약의 목적은 습지는 경제적, 문화적, 과학적 및 여가적으로 큰 가치를 가진 자원이며 이의 손실은 회복될 수 없다는 인식 하에 현재와 미래에 있어서 습지의 점진적인 침식과 손실을 막는 것입니다. 람사르협약의 의무로는 국제적으로 중요한, 소위 람사르 사이트에 포함시킬 수 있는 습지 한 곳 이상 지정. 지정한 습지의 생태학적 특성 유지, 자신들의 영역에서 모든 습지를 현명하게 이용하기 위한 기획을 조직, 습지의 자연보호구 지정이 있습니다. 국제적으로 중요한 습지를 식별하는 공식기준은 제1차 람사르협약 당사국총회에서 채택된 이후 레지나 개정안(캐나다, 1987), 캄팔라(우간다, 2005) 등 총 9차례 총회를 걸쳐 습지의 ‘대표성 및 고유성’과 ‘생물다양성’에 근거한 두 개의 그룹에 따라 총 9개의 등록 기준이 마련되었습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.24
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나뭇잎의 빛바램의 원리가 궁금해요.
안녕하세요. 단풍이 드는 현상은 주로 가을철 낮아지는 온도, 줄어드는 일조량, 그리고 생리적 변화에 의해 나뭇잎 색깔이 변화하는 과정인데요, 이 변화는 나무가 겨울철에 생존하기 위한 적응 중 하나라고 볼 수 있습니다. 여름 동안 나뭇잎은 엽록소(Chlorophyll)라는 녹색 색소가 풍부하여 광합성을 통해 에너지를 생산하는데요, 가을이 되어 일조량이 줄고 온도가 낮아지면, 광합성이 감소합니다. 나무는 에너지를 절약하기 위해 엽록소를 분해하여 재활용합니다. 엽록소가 사라지면 나뭇잎의 다른 색소가 드러나게 됩니다. 엽록소가 분해되면서 숨겨져 있던 카로티노이드(Carotenoids)와 안토시아닌(Anthocyanins)이 나타납니다. 이때 카로티노이드는 황색 또는 주황색 색소로, 항상 잎에 존재하지만 여름에는 엽록소에 가려 보이지 않습니다. 가을에 엽록소가 사라지면서 노란색(은행나무)이나 주황색(단풍나무)이 드러납니다. 다음으로 안토시아닌은 적색이나 자주색 색소로, 가을철에 새로 생성됩니다. 이는 주로 밝은 햇빛과 낮은 온도 조건에서 생성되며, 붉은색(단풍나무, 떡갈나무 등)을 만듭니다. 낮과 밤의 큰 온도 차이는 안토시아닌 생성이 촉진되어 더 강렬한 붉은색을 띠게 합니다. 또한 일조량이 줄어들면 엽록소 생성이 멈추고, 카로티노이드와 안토시아닌이 더 두드러집니다. 단풍은 나무가 겨울을 준비하는 과정에서 발생하는 부수적 현상으로, 가을철에는 나뭇잎의 양분이 나무의 줄기와 뿌리로 이동해 저장됩니다. 단풍 후 잎은 떨어지며, 나무는 물 손실과 손상을 방지하기 위해 겨울 동안 잎을 버립니다. 정리하자면, 단풍은 엽록소가 분해되면서 다른 색소가 드러나거나 생성되어 나타나는 현상입니다. 이는 계절 변화에 따른 나무의 생리적 적응 과정의 일부로, 나무가 겨울철에 효율적으로 에너지를 보존하고 생존하기 위해 일어납니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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오리는 잠을을 자면서도 한쪽눈은 뜨고
안녕하세요. 동물들은 수면 방식이 다양한데요, 말을 비롯한 일부 유제류(발굽이 있는 포유류)는 누워서 잘 여건이 안 된다면 선 채로도 잠을 잘 수 있습니다. 홍학이나 두루미·오리 등 일부 새는 한 발로 서서 잠을 자는데요, 이 새들은 주로 습지에 살기 때문에 체온을 보호하기 위해 머리와 한쪽 발은 몸속에 파묻고 한쪽 발로만 몸을 지탱하며 잔다고 합니다. 또 뇌의 절반씩 번갈아 잠을 자는 동물들도 있는데요, 이렇게 뇌의 한쪽은 잠을 자고 한쪽은 잠을 안 자는 상태를 '반구수면(Hemispheric sleep)'이라고 합니다. 이런 현상은 주로 새나 고래·물개·바다사자 등 물에서 사는 포유류에게서 나타나는데요, 반구수면을 하면 한쪽 눈을 뜨고 있기 때문에 적의 접근을 알아차릴 수 있으며, 또 물속에서 잠을 자는 동안에도 숨을 쉬러 수면 위로 올라올 수도 있다고 합니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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돌고래의 경우는지능도 높고 서로간에
안녕하세요. 돌고래는 해양 동물 중에서도 높은 지능과 사회적 행동을 가진 것으로 알려져 있습니다. 이러한 지능은 돌고래의 진화, 생태적 환경, 그리고 뇌의 독특한 구조와 기능에 의해 발달한 것으로 이해되고 있습니다. 돌고래는 체구에 비해 매우 큰 뇌를 가지고 있는데요 특히, 대뇌 피질과 신피질(neo-cortex)이 발달하여 복잡한 인지 기능과 의사소통 능력을 가능하게 합니다. 대뇌피질은 문제 해결, 기억, 학습과 같은 고등 정신 기능을 담당하고 있으며, 대뇌 피질의 표면적이 넓어지면서 정보 처리 능력이 증가하게 됩니다. 다음으로 돌고래의 뇌는 신체 에너지의 약 20%를 소모합니다. 이는 고도의 지능과 정보 처리 능력을 지원하기 위한 것으로 보입니다. 돌고래는 무리(포드) 속에서 살아가며, 서로 협력하고 교류하는 행동을 보여줍니다. 이 과정에서 높은 수준의 사회적 인지 능력이 필요합니다. 돌고래는 다양한 주파수의 소리(클릭음, 휘파람 등)를 사용해 의사소통합니다. 특정 휘파람은 서로를 식별하는 "이름"처럼 사용되며, 이는 돌고래의 사회적 유대를 강화합니다. 돌고래는 무리 내에서 특정 행동(예: 먹이 사냥 방법)을 배우고 이를 다음 세대에 전달합니다. 이는 인간과 유사한 문화적 학습의 예입니다. 생태적 요인을 고려해봤을 때, 돌고래는 협동 사냥, 물고기 몰이 등 매우 복잡한 사냥 전략을 사용합니다. 이러한 전략을 설계하고 실행하려면 높은 수준의 지능이 요구됩니다. 해양 환경은 변화가 많고 복잡하기 때문에, 돌고래는 빠르게 상황을 인지하고 대응하는 능력을 발전시켰습니다. 정리하자면 돌고래의 높은 지능은 뇌의 구조와 크기, 사회적 생활, 복잡한 생태적 환경, 그리고 진화적 선택의 결과로 볼 수 있습니다. 이러한 지능 덕분에 돌고래는 의사소통, 문제 해결, 협력적 행동에서 뛰어난 능력을 보여주며, 인간과 유사한 고등 인지 능력을 가진 동물로 평가됩니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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거북이는 엉덩이로 숨을 쉴수가 있다고
안녕하세요. 과학 매체 '라이브사이언스(Live Science)'는 "정확히 말하면 거북이는 엉덩이를 통해 숨 쉬지 않는다. 그것은 거북이가 엉덩이를 가지고 있지 않기 때문이다"라고 지적한 바 있는데요, 하지만 이와 함께 "거북이는 항문·배뇨구·생식구를 겸한 '총배설강'이라는 기관을 가지고 있고, 이를 통해 '총배설강 호흡'을 하고 있으니 간단히 '엉덩이 호흡'이라고 표현하는 것을 틀렸다고 보기도 애매하다"고 덧붙였습니다. 호주 퀸즐랜드 대학 생물생리학자인 크레이그 프랭클린(Craig Franklin) 교수에 따르면 총배설강 호흡을 하는 거북이는 총배설강에서 점막낭이라는 두 개의 주머니 모양 기관에 물을 보내는데요, 그리고 점막낭에 모인 물에 함유된 산소가 벽면에 늘어선 작은 돌기를 통해 혈액 속으로 퍼지는 것이 거북이의 '총배설강 호흡' 구조입니다. 그러나 총배설강 호흡은 일반 폐 호흡에 비해 매우 비효율적이며, 많은 거북이는 일반적으로 폐 호흡을 하며 살고 있습니다. 따라서 물살이 빠른 강이나 빙판 등 공기를 마시기 어려운 환경에 적응할 필요가 있는 소수의 담수종만이 총배설강 호흡을 사용한다고 보시면 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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