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심해어가 높은 수압을 견딜 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 수심이 10m 내려갈 때마다 수압이 평균 1기압씩 증가하는데 이 원리대로 계산하면 수심 10km의 해구에 사는 심해 생물은 무려 1천기압의 압력을 받는 것과 같습니다. 따라서 높은 수압을 받으며 살고 있는 생물들은 천해 지역의 생물들과는 다른 구조를 갖고 있습니다. 우선 가장 큰 특징은 몸 속 빈 공간에 공기 대신에 물을 채워넣는 것인데요, 이렇게 하면 몸 안에 있는 물과 몸 밖에 있는 물의 압력이 균형을 이뤄 몸체가 찌그러들지 않습니다. 그래서 대부분의 심해 어류는 부레를 가지고 있지 않습니다. 또한 심해 생물들은 고압에서도 세포 사이의 물질전달이 원활하게 이뤄지도록 막 구조에 유연한 불포화지방을 다량 함유하고 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.26
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심해어의 특징은 어떻게 관찰할 수 있나요?
안녕하세요.심해어와 같은 깊은 바다 속 생물들을 관찰하고 연구하는 것은 매우 도전적인 작업이지만, 현대 기술의 발전 덕분에 가능한 일이 되었습니다. 심해어 연구는 크게 직접 관찰과 포획 후 분석으로 이루어지며, 다양한 기술과 장비가 사용됩니다. 심해어는 해양의 깊은 곳에서 살며, 고유한 생리적, 생태적 특징을 갖습니다. 우선 심해는 엄청난 수압이 작용하는 곳으로, 심해어들은 그 수압에 견딜 수 있는 강력한 신체 구조를 갖고 있습니다. 또한 심해는 빛이 거의 도달하지 않으므로, 심해어들은 큰 눈 또는 빛을 감지하는 특수 세포를 가지고 있거나, 발광 기관(생체 발광)을 통해 스스로 빛을 내는 생물이 많습니다. 심해어를 연구하는 방법은 다양한 기술을 사용하여 직접 관찰하거나, 포획 후 연구실에서 분석하는 방식으로 이루어집니다. 인간이 직접 심해로 들어가기 어려운 만큼, 원격 조종이 가능한 잠수정이 많이 사용됩니다. 이 장비들은 심해를 탐사하며, 카메라와 센서로 심해어들을 관찰하고 기록합니다. 원격조종잠수정(ROV)와는 달리, AUV는 미리 설정된 경로를 따라 자율적으로 움직이며 심해 환경을 조사합니다. AUV는 여러 센서와 카메라를 장착해 심해 생태계를 연구하는 데 사용됩니다. 심해에서 트롤망을 이용해 생물을 포획하는 방식도 사용됩니다. 이 방법은 심해 바닥을 따라 그물망을 끌어 심해어를 포획하는 방식입니다. 하지만 이 방법은 매우 제한적이고, 심해어가 수면으로 올라오면 고압 환경에서 저압 환경으로의 급격한 변화 때문에 손상이 발생할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.26
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뉴클레오타이드는 세포 내에서 누가 어떤과정을 거쳐만드나요?
안녕하세요.뉴클레오타이드는 세포 내에서 리보스(Ribose), 인산(Phosphate), 질소염기(Nitrogenous base)로 구성된 기본 단위로, DNA와 RNA의 기본 구성 요소입니다. 이 뉴클레오타이드들이 어떻게 만들어지는지에 대한 질문은 뉴클레오타이드 생합성 경로와 관련이 있습니다. 우선 리보스는 펜토스 인산 경로(Pentose Phosphate Pathway)를 통해 세포 내에서 포도당을 전환하여 생성됩니다. 이 경로에서 생성된 리보스-5-인산이 뉴클레오타이드 합성의 출발 물질로 사용됩니다. 인산기는 세포 내에 풍부한 에너지원인 ATP(Adenosine Triphosphate)로부터 제공됩니다. ATP는 세포 내에서 에너지와 인산기를 공급하는 중요한 분자로, 뉴클레오타이드 생합성 과정에서 인산기의 공급원이 됩니다. 뉴클레오타이드의 질소염기는 퓨린(Purine)과 피리미딘(Pyrimidine)으로 나뉘며, 이들 각각의 합성 경로는 다릅니다. 퓨린 뉴클레오타이드는 리보스-5-인산에 질소와 탄소를 단계적으로 추가하여 합성됩니다. 이 과정은 주로 아미노산(글루타민, 글리신)과 이산화탄소로부터 시작됩니다. 퓨린 고리는 PRPP(Phosphoribosyl pyrophosphate)라는 중간체를 통해 형성되며, 리보스에 점차적으로 아미노산과 이산화탄소, 포름산 등의 분자를 추가하여 만들어집니다. 최종적으로 아데닌과 구아닌이라는 두 가지 질소염기가 생성됩니다. 다음으로 피리미딘 뉴클레오타이드는 카바모일 인산과 아스파르트산에서 시작됩니다. 피리미딘 고리는 리보스에 결합하기 전에 독립적으로 먼저 합성됩니다. 고리가 형성된 후에 PRPP가 결합하여 피리미딘 뉴클레오타이드가 형성됩니다. 이 과정에서 사이토신(C), 티민(T), 우라실(U)과 같은 질소염기가 생성됩니다. 데노보 합성 경로는 리보스, 인산, 질소염기를 새롭게 조립하여 뉴클레오타이드를 합성하는 경로입니다. 앞서 설명한 복잡한 생합성 과정들이 데노보 합성의 일환입니다. 다음으로 살바지 경로는 세포가 파괴된 DNA나 RNA로부터 재활용된 뉴클레오타이드를 이용하는 경로입니다. 이 경로는 에너지 효율적이며, 질소염기나 뉴클레오타이드를 직접 재활용합니다. 요약하자면 리보스-5-인산 생성 (펜토스 인산 경로) → PRPP 형성 → 질소염기 합성 (푸린/피리미딘 경로) → 리보스, 질소염기 결합 → 뉴클레오타이드 생성의 경로를 거칩니다.
학문 / 생물·생명
24.09.26
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바다에 적조현상이 일어나면 황토를 바다에
안녕하세요.대규모 유해 적조 발생으로 인하여 해양 생태계 및 연안 양식 산업이 크게 위협받고 있으나 유해 적조 발생을 근본적으로 방지할 수 있는 육상 오염물질의 해양 유입을 완전히 차단하지는 못하고 있고, 그것은 현실적으로도 매우 어려운 일인데요, 현재까지는 그나마 황토살포가 적조 구제의 경제적인 측면과 친환경적인 측면에서 볼 때 많은 장점이 있어 우리나라를 비롯한 일본과 미국 등지에서 방제제로 사용되고 있습니다. 바다의 적조 현상에 황토를 뿌리는 이유는 황토 입자 사이의 빈 공간이 불순물, 오염물질을 흡착 분해해서 산소를 풍부하게 하고 원적외선을 방출하는데, 이것이 적조를 일으키는 조류의 먹이가 되는 인 성분을 황토 입자 사이의 공간이 흡착해 바다 속에 가라앉히게 되어 적조 현상을 막을 수 있기 때문입니다. 즉, 해수에 살포된 황토의 미세한 입자는 적조생물과 같은 작은 입자들을 흡착, 응집하는 성질이 있어 유해적조 생물인 코클로디니움의 제거에 특히 좋은 효과를 거둘 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.26
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나무 수액을 빨아 먹는 모기도 있나요?
안녕하세요. 네, 모기는 나무 수액을 빨아 먹고 살기도 합니다. 흔히 모기가 동물의 피만 빨아먹는다고 생각할 수도 있지만, 실제로는 모기 중에서도 산란기의 암컷 모기만이 피를 빨아 먹습니다. 이는 피 속에 들어있는 철분과 단백질이 모기 알을 성숙시키는 데 필요하기 때문입니다. 반면에 수컷 모기의 경우 꽃에 있는 꿀이나 나무의 수액을 먹고 살며, 산란을 끝낸 암컷 모기도 수컷과 같은 먹이를 먹는 것으로 알려져 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.26
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기린은 역대 동물중에 길이가 가장 긴가요?
안녕하세요. 네, 기린은 현재 살아있는 육상 동물 중에서 가장 키가 큰 동물로 알려져 있는데요 평균적으로 5~6미터까지 자라며, 그중에서도 특히 목이 길어서 유명합니다. 기린의 목은 약 2~2.4미터 정도로, 이는 일반적인 동물에 비해 매우 긴 편입니다. 기린이 이렇게 긴 목을 갖게 된 주된 이유는 자연 선택입니다. 긴 목을 통해 높은 나무의 잎사귀를 먹을 수 있었기 때문에, 이는 먹이 경쟁에서 유리한 이점이 되었죠. 또한, 긴 목은 기린들 사이의 싸움에서 중요한 역할을 합니다. 수컷들은 긴 목을 이용해 서로 목싸움을 하며 번식권을 두고 경쟁합니다. 다만, 기린의 긴 목이 식물의 높은 곳에만 접근하기 위해서 생겨났다고 보는 이론 외에도, 성적 선택(특정 성별이 배우자를 선택할 때 나타나는 선택압)이 중요한 역할을 했다는 주장도 있습니다. 즉, 긴 목을 가진 수컷이 암컷에게 더 매력적으로 보였을 수 있다는 것입니다. 기린의 목이 길게 된 이유는 여러 세대에 걸쳐 자연 선택에 의해 진화된 결과입니다. 사람의 경우는 기린과는 다른 진화적 경로를 걸었고, 키가 특정한 진화적 이점을 제공하지는 않기 때문에 기린처럼 키가 크게 진화하지 않았습니다. 기린의 긴 목 진화 원리가 사람에게 적용된다고 해서 같은 결과가 나오는 것은 아닙니다. 인간의 키는 주로 유전적 요인과 환경적 요인에 의해 결정됩니다.
학문 / 생물·생명
24.09.26
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나비와 나방의 차이가 무엇인지 알고 싶습니다.
안녕하세요. 나비와 나방은 둘 다 '나비목'에 속하는 곤충이라는 공통점이 있으며, 나비목에서 나비를 제외한 곤충을 모두 나방이라고 합니다. 일반적으로 나비는 주로 낮에 활동하는 주행성 곤충이지만, 나방의 경우에는 주로 밤에 활동하는 야행성 곤충입니다. 또한 나비는 몸통이 비교적 슬림하고 날개는 넓고 화려한 경우가 많으며, 날개를 펼쳤을 때 대개 세로로 모아서 앉습니다. 반면에 나방은 몸이 두껍고 털이 많으며, 날개는 나비에 비해 더 두껍고 어둡고 덜 화려한 경우가 많습니다. 또한 나방은 보통 날개를 수평으로 펼친 채 앉습니다. 이외에도 나비의 더듬이는 끝이 둥근 곤봉 모양으로 되어 있지만, 나방의 더듬이는 깃털 모양 또는 뾰족하게 끝이 가늘게 되어 있는 경우가 많습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.26
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가로수로 은행나무가 주로 쓰이는 이유는 무엇때문인가요?
안녕하세요. 은행나무가 가로수로 사용되는 이유는 다음과 같습니다. 우선 은행나무는 화제에 강해 ‘방화수’ 역할을 하는데요, 껍질이 두껍고 코르크 질이 많아 살아있는 화석이라고도 불릴 정도입니다. 불이 잘 붙지 않아 도심에서 화재가 확산되는 걸 막을 수 있으며, 열매는 천식이나 기침을 완화시키는데 도움이 될 수 있습니다. 또한 은행나무는 자동차 배기가스를 흡수해 정화하는 능력이 있는데요, 병충해에 강해 관리하기도 수월합니다. 게다가 냄새가 고약하기 때문에 동물도 꼬이지 않으며 이런 이유로 일본에서도 가로수로 많이 사용합니다. 그런데 은행나무 가로수의 악취를 없애는 방법은 의외로 간단한데요, 열매가 열리지 않는 수나무만 심으면 됩니다. 다만 과거에는 암수 구별이 쉽지 않았는데요, 은행나무는 봄철 개화와 가을철 결실로만 암수를 구분할 수 있었기 때문입니다. 그래서인지 서울에 있는 은행나무 가로수 중 25.4%인 2만 6417그루가 암나무이고, 다행히 최근 어린잎만 있어도 암수 감별이 가능한 DNA 분석법이 나와 암나무가 더 늘어날 일은 없게 되었습니다.
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24.09.26
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낮밤이 바뀌게 되면 생길 수 있는 몸의 변화는 무엇일까요?
안녕하세요.낮과 밤이 바뀐 생활이 지속된다면, 몸에는 여러 가지 변화가 생길 수 있지만, 그것이 어떻게 영향을 미치는지는 몇 가지 요인에 따라 달라집니다. 우선 낮과 밤이 바뀌어도 수면 안대 등으로 빛을 차단하고 충분한 수면을 취하면, 수면의 질은 어느 정도 유지될 수 있습니다. 하지만, 생체 리듬은 자연적으로 낮에 깨어 있고 밤에 자는 형태로 설정되어 있기 때문에, 낮 동안의 수면은 밤에 자는 것과 완전히 같지 않을 수 있습니다. 특히, 멜라토닌이라는 수면 호르몬은 어둠이 찾아올 때 자연스럽게 분비되기 때문에, 주간 수면은 이 호르몬의 분비가 덜 활성화될 수 있습니다. 그 결과로 수면의 깊이가 부족할 수 있습니다. 또한 낮과 밤이 바뀌는 생활을 장기적으로 유지하면, 코르티솔과 같은 스트레스 호르몬이나 인슐린처럼 대사에 관여하는 호르몬의 분비 주기가 변화될 수 있습니다. 이런 변화는 장기적으로는 면역력 저하, 혈당 불균형, 체중 증가 등과 같은 대사성 문제로 이어질 수 있습니다. 무엇보다도 수면 시간과 식사 시간을 일정하게 유지하는 것이 가장 중요합니다. 정해진 시간에 식사하고 운동하는 것은 신체가 새로운 리듬에 적응하는 데 도움이 됩니다.
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24.09.26
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현재 줄기세포를 이용해서 몸을 치료하는 방법이 있나요.
안녕하세요.네, 우리 몸을 구성하는 세포들의 기원이 되는 줄기세포는 지금 전 세계 의약품 시장에서 가장 주목받는 분야인데요 줄기세포를 활용해 희귀∙난치성 질환을 치료할 수 있기 때문입니다. 줄기세포(Stem cell)란 인체를 구성하는 다양한 조직으로 분화가 가능한 세포로 조직분화 과정에서 볼 수 있는 미분화 세포의 일종입니다. 줄기세포는 줄기(Stem)에서 각종 가지와 잎들이 퍼져나가듯이 이론적으로 외배엽, 중배엽, 내배엽 유래의 모든 종류의 기능세포로 분화가 가능합니다(Differentiation). 또한, 스스로 자기와 동일한 형태와 능력을 가진 세포로 복제할 수 있습니다(Self-renewal). 그리고 과학자들이 놀라워하는 능력이 하나 더 있습니다. 바로 줄기세포를 정맥 내에 투여할 경우 손상된 부위를 스스로 찾아가는 능력을 갖고 있다는 것입니다(Homing effect). 이러한 특성을 활용한 줄기세포 치료제는 다양한 세포로 분화와 자가 재생산이 가능한 줄기세포를 활용해 손상된 조직이나 장기를 재생 치료하는 바이오 의약품을 말합니다. 희귀·난치성 질환 치료제로 주목받는 줄기세포 치료제의 시장 규모는 나날이 커지고 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.26
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