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파충류는 왜 다른 생명체와유달리 다른형태를 선택햇을카여?
안녕하세요.질문해주신 것처럼 파충류는 털도 없고, 체온도 스스로 못 유지하며, 느리고 둔해 보이는 생물처럼 보일 수도 있으나 진화생물학적 관점에서 보면, 파충류의 형태와 생리적 특성은 불리한 선택이 아니라, 특정 환경에서 극도로 효율적인 전략의 결과라고 이해할 수 있습니다. 우선 진화에는 더 고등한 방향이 존재하는 것이 아니라 오직 주어진 환경에서 에너지 대비 생존·번식 효율이 높은 전략만이 남습니다. 이때 파충류는 포유류·조류와 같은 방향의 항온·고대사율을 선택하지 않고, 저대사·고효율·장기 생존이라는 방식을 택한 것입니다. 즉, 포유류와 조류는 많이 먹고 많이 태워 빠르게 반응하는 방향이라면 파충류는 적게 먹고 오래 버티며 환경을 이용한 것입니다. 파충류는 체온 유지에 에너지를 거의 쓰지 않기 때문에 같은 체중 대비 섭취량이 매우 적어도 생존 가능한데요, 이 때문에 파충류는 먹이가 부족한 환경이나 사막, 건조지, 계절 변동이 심한 지역에서 오히려 포유류보다 유리합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.17
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양서류와 파충류는 어떤차이를 갖고잇을까여?
안녕하세요.질문해주신 양서류와 파충류는 둘 다 진핵생물 영역의 동물계에 속한다는 공통점을 갖습니다. 겉모습만 보면 비슷해 보이지만, 생물학적으로는 생활사, 피부 구조, 번식 방식, 호흡과 체온 조절 등에서 뚜렷하고 결정적인 차이를 갖습니다.우선 양서류와 파충류를 가르는 핵심 기준은 물이 번식에 필수적인가 아닌가인데요, 양서류는 젤리 같은 알을 낳고 껍질이 없고 매우 약하며 알과 유생(올챙이)이 반드시 물속에서 발달하고 정자와 난자가 물속에서 만나는 체외수정이 일반적입니다. 반면에 파충류는 껍질이 있는 알(양막란) 또는 태생의 번식방법을 가지며 알 안에 양막·요막·융모막이 형성되고 배아가 물 없이도 육지에서 발달 가능하며 체내수정이 기본입니다. 또한 양서류는 피부호흡이 가능하지만 파충류는 피부호흡을 하지 않습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.17
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소리는 동일하게 나는데 왜 갑자기 안들리거나 할떄가 있을까요??
안녕하세요. 질문해주신 것처럼 소리는 실제로 계속 귀에 들어오고 있음에도 불구하고, 뇌가 의도적으로 처리하지 않아서 안 들리는 것처럼 느껴지는 경우가 대부분입니다. 소리가 들리기까지의 경로는 공기 진동이 고막에 도달하고, 중이의 이소골 → 달팽이관, 청신경 → 뇌간 → 청각 피질 순인데요 여기까지는 의식과 무관하게 자동으로 작동합니다. 즉, 귀에 물리적으로 문제가 없다면 소리는 항상 신경 신호로 변환되어 뇌로 전달됩니다. 그런데 우리가 못 들었다고 느끼는 순간은, 뇌가 그 신호를 의식 수준까지 끌어올리지 않은 경우입니다. 또한 인간의 뇌는 에너지 소모가 매우 큰 기관이기 때문에, 모든 감각 정보를 동일하게 처리하지 않습니다. 중요한 정보는 증폭하고 중요하지 않다고 판단된 정보는 억제하는데요, 집중해서 책을 읽거나, 생각에 깊이 빠져 있을 때 실제로는 소리가 계속 들어오지만, 뇌에서 필터링되어 안 들린 것처럼 인식될 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.17
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동물의 세게에서 모계사회가 많은 이유?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 동물 세계에서 모계사회가 비교적 흔하게 나타나는 이유는 번식과 생존을 가장 안정적으로 보장하는 생물학적 조건이 암컷 쪽에 집중되어 있기 때문입니다. 동물 사회에서 협력과 희생은 거의 항상 혈연 선택에 의해 유지되는데요, 어미는 이 개체가 내 자식이다라는 사실이 100% 확실하지만 수컷은 짝짓기를 했더라도 자신의 자식이라는 보장이 없습니다. 따라서 사회 구조를 혈연 중심으로 유지하려면, 모계를 기준으로 집단을 구성하는 것이 가장 안정적입니다. 또한 생물학적으로 번식에 들어가는 비용은 암컷이 압도적으로 큰데요, 난자 생산, 임신, 출산, 수유, 새끼 양육까지의 과정은 암컷의 생존과 직결된 고위험, 고비용 투자입니다. 반면 수컷은 상대적으로 짝짓기 이후 집단을 떠나도 큰 손실이 없습니다. 이 구조에서는 자연스럽게 암컷은 특정 지역에 정착하고 수컷은 다른 집단으로 이동하는 패턴이 나타나며, 결과적으로 암컷 중심의 안정된 사회 단위, 즉 모계사회가 형성되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.17
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토끼는 치아가 생각보다 날카롭던데 왜인가여?
안녕하세요.질문해주신 것처럼 토끼의 앞니가 초식동물치고는 생각보다 지나치게 크고 날카로워 보이는 이유는 단순히 먹이를 자르기 위함을 넘어서, 초식이라는 식성 자체가 오히려 매우 강한 치아를 요구하기 때문입니다. 토끼의 주된 먹이는 풀, 줄기, 나무껍질, 잎 등인데요, 이런 식물성 조직은 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스가 풍부해 매우 질기고 규산을 포함하는 경우가 많아 마치 사포처럼 치아를 마모시킵니다. 또한 탄성이 있어 단순히 씹는 힘만으로는 잘 끊어지지 않습니다. 즉, 채소나 풀은 부드러워 보이지만, 치아 입장에서는 고무 섬유를 계속 자르는 작업에 가깝습니다. 이런 재료를 효율적으로 처리하려면 둔한 어금니보다 앞에서 정확히 절단할 수 있는 날카로운 구조가 필요합니다.또한 토끼의 앞니는 평생 자라는데요, 앞면은 매우 단단한 법랑질로 이루어져 있고 뒷면은 상대적으로 부드러운 상아질로 구성되어 있습니다. 이 두 층이 비대칭으로 구성되어 있기 때문에, 토끼가 이를 갈아 쓸수록 부드러운 쪽이 더 빨리 닳고, 단단한 쪽이 남아 자연스럽게 칼날 같은 경사면이 형성됩니다. 즉 토끼의 이빨은 사용할수록 스스로 날이 서는 구조입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.17
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사막에 미생물을 뿌리면 어떻게 되나요?
안녕하세요.사막은 극단적으로 물, 유기물, 영양염이 제한된 상태에서 균형을 이루고 있는 생태계이며 이미 사막 표면에는 시아노박테리아, 미세조류, 곰팡이, 방선균 등이 결합한 생물학적 토양 피복이 존재하는 경우가 많습니다. 이들은 토양을 고정하고, 질소 고정과 미세한 유기물 축적을 통해 사막이 완전히 붕괴되지 않도록 버팀목 역할을 합니다.이러한 상황에서 사막에 미생물을 뿌릴 경우 대부분의 경우, 아무 일도 일어나지 않거나 빠르게 사멸합니다. 이는 극심한 수분 부족, 강한 자외선, 낮과 밤의 극단적인 온도 변화, 유기탄소와 질소의 결핍 때문이며 이 조건을 견디지 못하는 미생물은 며칠 내로 죽습니다. 다음으로 단점 및 위험성에 대해 말하자면, 사막 생태계는 매우 단순해 보이지만, 오랜 시간에 걸쳐 형성된 미세한 균형 위에 있습니다. 외부 미생물이 들어올 경우, 기존 토착 미생물을 밀어내거나 영양염 순환을 왜곡할 수 있으며, 이는 예측 불가능한 연쇄 붕괴로 이어질 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.17
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만약 모든 것을 기억하는 인간이라면 단점으로는 뭐가 있을까요
안녕하세요.질문해주신 것처럼 겉으로 보았을 때 모든 것을 기억하는 능력은 인간에게 주어진 최고의 축복처럼 보이지만, 신경과학·인지과학·정신의학의 관점에서 보면 오히려 심각한 단점과 기능적 장애를 초래할 가능성이 매우 큽니다. 우선 정보 과부하로 인한 사고 능력의 붕괴가 일어날 수 있습니다. 인간의 사고와 판단은 기억의 양이 아니라 선별에 의존하는데요, 뇌는 수많은 경험 중에서 중요한 패턴만을 추출해 개념화하고, 불필요한 세부 사항은 제거함으로써 사고를 가능하게 합니다. 만약 모든 경험, 모든 감각, 모든 세부 정보를 동일한 강도로 기억한다면, 현재 상황에서 필요한 정보만을 빠르게 불러오는 것이 거의 불가능해집니다. 실제로 극단적인 과잉기억증을 가진 일부 사람들은 사소한 과거 기억이 끊임없이 떠올라 집중력 저하, 의사결정 지연, 사고의 경직을 겪는 것으로 보고됩니다. 즉, 기억을 못해서 문제가 생기는 것보다 너무 많이 기억해서 생각을 못하는 상태가 될 수 있습니다. 또한 인간이 정신적으로 회복하고 성장할 수 있는 이유 중 하나는, 고통스러운 기억이 시간이 지나면서 희미해지거나 재구성되기 때문인데요, 만약 모든 기억이 처음 경험했을 때의 감정 강도를 그대로 유지한 채 저장된다면, 과거의 분노·공포·수치심·상실감이 현재와 동일한 생생함으로 반복 재생되어 우울증, 불안장애, 수면장애, 사회적 위축으로 이어질 가능성이 매우 높습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.17
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감염 후 오래 지속되는 롱코비드 증상이 면역과 신경, 혈관 시스템 등에 어떤 영향을 주나요?
안녕하세요. 질문해주신 롱코비드는 현재 의학에서 단일 원인 질환이 아니라, 여러 생물학적 기전이 중첩되어 나타나는 증후군으로 이해되고 있으며, 면역계, 신경계, 혈관계가 동시에 영향을 받는다고 알려져 있습니다. 바이러스 잔존 가설의 경우 우선 급성 감염이 끝난 뒤에도 SARS-CoV-2의 RNA 조각이나 스파이크 당 단백질이 완전히 제거되지 않고, 장, 림프절, 뇌혈관 내피, 폐 조직 등에 소량 남아 있다는 보고들이 있습니다. 이 잔존 물질들은 더 이상 활발히 증식하는 완전한 바이러스는 아닐 수 있지만, 면역계 입장에서는 지속적인 자극 신호로 작용하는데요 그 결과 면역계가 완전히 휴지 상태로 돌아가지 못하고, 만성 염증 상태가 유지됩니다. 이 기전은 피로, 미열, 근육통, 전신 무기력과 같은 증상을 비교적 잘 설명합니다.자가면역 반응 가설에서는 SARS-CoV-2는 감염 과정에서 매우 강한 면역 반응을 유도하는데, 이 과정에서 분자적 모방 현상이 발생할 가능성이 제기됩니다. 즉 바이러스 단백질의 일부 구조가 우리 몸의 단백질과 유사하여, 바이러스를 공격하던 항체나 T세포가 자기 조직까지 공격하게 되는 상황인데요, 실제로 롱코비드 환자 일부에서 자가항체가 검출되며, 이 항체들이 신경 전달 물질 수용체, 혈관 내피 단백질, 심장 관련 단백질 등에 결합할 수 있다는 보고도 있습니다. 이 경우 증상은 감염이 사라진 뒤에도 지속되며, 브레인 포그, 자율신경 이상, 심계항진, 기립성 어지럼증 등과 연관됩니다.마지막으로 혈관 내피 손상과 미세혈전 가설의 경우 SARS-CoV-2는 ACE2 수용체를 통해 혈관 내피세포를 직접 손상시킬 수 있으며, 감염 후에도 내피 기능 장애가 오래 지속될 수 있습니다. 이로 인해 혈액 응고 시스템이 미세하게 과활성화되고, 일반적인 검사로는 잘 잡히지 않는 미세혈전이 모세혈관 수준에서 형성될 수 있다는 가설이 제시되었습니다. 이런 미세혈전은 산소와 영양분의 전달을 방해하여, 폐에서는 호흡곤란을, 뇌에서는 집중력 저하와 인지 장애를, 근육에서는 쉽게 피로해지는 현상을 유발할 수 있습니다. 특히 조금만 활동해도 극심한 피로가 오는 현상은 단순한 근육 문제라기보다 미세 순환 장애로 설명될 가능성이 큽니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.16
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미생물이 플라스틱을 분해하는 효소의 원리는?
안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 미생물이 플라스틱을 분해하는 경우는 플라스틱의 고분자 결합 중 일부가 자연 고분자와 화학적으로 유사한 결합을 가지고 있기 때문입니다.대표적인 예시로는 PET 분해 박테리아가 있는데요, 일본에서 분리된 Ideonella sakaiensis는 PET을 분해할 수 있는 PETase라는 효소를 가지고 있습니다. PETase는 본질적으로 에스터 결합을 가수분해하는 효소인데요, PET 플라스틱의 주사슬에는 테레프탈산과 에틸렌글리콜이 에스터 결합으로 연결되어 있는데, 이 결합은 식물의 큐틴이나 왁스류에 존재하는 에스터 결합과 화학적으로 매우 유사합니다. 즉 PETase는 완전히 새로운 효소라기보다는, 원래 식물 표면 폴리에스터를 분해하던 큐티나아제 계열 효소가 변형된 형태로 이해됩니다. 활성 부위에는 세린-히스티딘-아스파트산으로 구성된 전형적인 가수분해 효소의 촉매 삼합체가 존재하며, 이 구조가 에스터 결합을 공격해 고분자 사슬을 절단합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.16
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세포 내에서 단백질 접힘 오류와 질병의 원리는?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 알츠하이머와 같은 퇴행성 뇌질환의 원인은 단백질 접힘상의 오류로 인한 것입니다. 단백질은 아미노산 서열만으로 기능하는 물질이 아니라, 정확한 3차원 구조를 형성했을 때만 기능하는 분자인데요, 세포 내에서 합성된 단백질은 샤페론이라는 보조 단백질의 도움을 받아 열역학적으로 가장 안정한 구조로 접힙니다. 이 구조는 효소 활성 부위의 형성, 수용체 결합, 신호 전달 등 모든 생물학적 기능의 전제 조건입니다. 따라서 접힘이 틀어지면 단백질은 작동 불능 상태가 되는 것에서 끝나지 않고, 세포에 해로운 새로운 성질을 띠게 됩니다.접힘 오류가 세포를 망가뜨리는 방식은 비정상 단백질의 응집체를 형성하는 것입니다. 잘못 접힌 단백질은 내부에 숨겨져 있어야 할 소수성 아미노산 잔기가 바깥으로 노출되는데요 이 소수성 표면끼리는 서로 강하게 끌어당기기 때문에, 단백질들이 서로 뭉쳐 올리고머, 섬유, 플라크 형태의 응집체를 형성합니다. 알츠하이머병에서 관찰되는 β-아밀로이드 플라크와 타우 단백질의 신경섬유 엉킴이 바로 이러한 결과입니다. 또한 이 응집체들이 세포 기능을 직접적으로 방해하는데요, 응집된 단백질은 세포막에 삽입되어 이온 통로를 비정상적으로 형성하거나, 미토콘드리아 기능을 저해하여 ATP 생산을 감소시키고, 시냅스 전달을 방해합니다. 특히 신경세포는 에너지 요구량이 크고 재생 능력이 매우 낮기 때문에, 이러한 교란에 극히 취약합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
26.01.16
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