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사람이 먹는 것에 의해서 유전자 변화가 오기까지 걸리는 시간?
안녕하세요.인류는 약 20만~30만 년 전 아프리카에서 기원하여 약 7만 년 전부터 다양한 환경 조건을 가진 지역으로 퍼져 나가기 시작했습니다. 이 과정에서 사람들은 자외선의 강도, 기후, 생활 방식, 식습관과 같은 환경적 요인에 지속적으로 노출되었고, 이러한 요인들은 생존과 번식에 유리한 형질을 가진 사람이 더 많이 살아남아 후대에 유전자를 전달하는 방식으로 자연선택을 일으켰습니다. 예를 들어 강한 자외선이 있는 지역에서는 멜라닌이 많은 짙은 피부가 DNA 손상을 막는 데 유리했기 때문에 짙은 피부색이 선택되었고, 자외선이 약한 고위도 지역에서는 비타민 D 합성을 위해 상대적으로 밝은 피부가 선택되었습니다. 또한 추운 지역에서는 체온 유지가 용이한 짧고 굵은 팔다리가, 더운 지역에서는 열 발산이 쉬운 길고 가는 팔다리가 유리하게 작용하는 등 환경에 따른 다양한 신체적 차이가 형성되었습니다. 이러한 변화는 일반적으로 수천~수만 년에 걸쳐 이루어진 것으로 추정됩니다.한편, 인류의 진화가 멈추었다는 관점도 있으나, 이는 사실과 다릅니다. 진화는 생물종이 존재하는 한 계속되며, 단지 선택 압력의 형태가 과거와 달라졌을 뿐인데요 과거에는 기후나 사냥 방식 등이 생존에 직접 영향을 주었다면, 현대에는 식습관의 변화, 의학의 발달, 도시화, 감염병 노출 방식 등이 새로운 선택 압력으로 작용하고 있습니다.실제로 최근 수천 년 동안에도 뚜렷한 유전적 변화가 확인됩니다. 대표적으로 우유를 성인이 되어도 소화할 수 있도록 하는 유당 분해 능력은 목축과 유제품 섭취가 생활화된 지역에서 약 4,000~9,000년 사이에 빠르게 확산되었고, 곡물을 주식으로 하는 지역 사람들에게서는 녹말을 분해하는 효소 유전자 수가 상대적으로 높은 경향이 있습니다. 또한 티베트인들이 고산지대에서 낮은 산소 농도에 적응하도록 산소 운반 효율이 높은 유전자형을 갖게 된 경우처럼, 환경 변화에 대한 진화는 지금도 진행 중임이 확인됩니다.여기서 중요한 점은 사람이 먹는 음식 자체가 유전자를 직접 바꾸는 것은 아니라는 것입니다. 음식은 DNA 서열을 바꾸지 않으며, 단지 특정 환경에서 어떤 유전형질을 가진 개인이 생존하고 번식하는 데 유리한지를 결정함으로써, 시간이 지나면서 집단의 유전자 구성을 변화시키는 역할을 합니다. 따라서 식습관이나 환경의 변화가 실제 유전적 변화로 이어지기 위해서는 수십 세대 이상, 즉 최소 수백 년에서 수천 년의 시간이 필요합니다. 선택 압력이 매우 강할 경우에는 상대적으로 더 빠르게 변화가 나타날 수 있지만, 대부분의 경우 유전적 변화는 장기간에 걸쳐 서서히 누적됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.11
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인공 감미료랑 설탕이 혀와 극성 결합을 하는 게 맞나요??
안녕하세요.질문하신 설탕이나 인공감미료가 혀의 단맛 수용체와 결합할 때 일어나는 결합은 극성 공유결합이라기보다는 비공유적인 분자 간 상호작용 특히 수소결합, 정전기적 상호작용, 반데르발스 상호작용입니다.단맛을 느끼게 해주는 감각은 혀의 단맛 수용체 (T1R2–T1R3)이라는 막단백질 수용체(GPCR)에 의해 발생하는데요 이 수용체의 표면에는 특정 입체 구조와 극성 분포가 있어서, 설탕이나 인공 감미료가 이곳에 맞물리듯 결합할 수 있게 됩니다.결합 방식은 공유결합이 아니라 분자 간 상호작용의 경우 감미료 분자가 수용체에 잠시 붙는 형태이며, 화학적으로 결합하여 합쳐지는 것이 아닙니다.극성 공유결합은 원자 간에 전자를 공유하지만 전하 분포가 불균등한 하나의 화학 결합이며 수소결합은 극성을 띠는 분자들끼리 분자와 분자 사이에서 발생하는 약한 인력입니다. 따라서 수소결합은 결합 종류가 다르며, 설탕–수용체 결합에서 주로 중요한 것은 수소결합과 정전기적 상호작용입니다.이때 인공 감미료는 단맛 수용체의 특정 결합 부위를 더 강하게 또는 오래 자극하는 구조를 갖고 있습니다. 즉, 수용체와의 상호작용 효율이 높기 때문이지, 공유결합을 해서 더 붙는 것이 아닙니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.11.10
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A는 B다 라는 이론이 있다면 그 이름을 좀 알려주세요.
안녕하세요.말씀하신 “A는 B다”라는 표현은 일반적으로 어떤 대상 또는 개념 A가 B라는 성질을 가진다고 진술하는 형태이며, 논리학에서는 이를 서술 명제라고 부르는데요, 만약 이 표현이 단순한 설명이 아니라 “A라는 용어의 의미는 곧 B이다”라는 식으로 용어의 뜻을 규정하는 경우에는 정의라고 하고, A와 B가 서로 완전히 동일하다는 의미를 가진다면 동치 또는 동일명제라고 부릅니다. 즉, 같은 형태의 문장이더라도 문맥에 따라 정의, 서술 명제, 동치 중 하나로 이해될 수 있습니다.반면, “A에 근거하여 B가 성립된다”라는 표현은 A가 참이라면 B도 참이 된다는 논리적 함의 관계를 의미합니다. 이는 기호로 A → B로 나타나며, 전제(A)로부터 결론(B)이 도출된다는 점에서 추론 또는 연역의 구조를 갖습니다. 즉, 여기서는 A와 B가 ‘같다’고 말하는 것이 아니라, A가 성립할 때 B가 필연적으로 따라서 성립한다는 관계를 설명하는 것입니다.따라서 이러한 형태의 문장을 통틀어 이론이라고 부르는 것은 범위가 너무 넓어 다소 모호할 수 있기 때문에, 보통은 문장의 역할에 따라 명제, 정의, 원리, 법칙, 정리 등의 용어를 구분하여 사용합니다. 특히 설명의 목적만 있다면 명제라고 하고, 의미를 규정한다면 정의, 전제로부터 증명된 결과라면 정리, 반복적 검증을 통해 보편성을 갖는다면 법칙으로 부릅니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.11.10
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꿀벌은 어떻게 꿀을 탐지하는 것인가요?
안녕하세요.꿀벌은 꿀을 채취하기 위해 꽃의 위치와 상태를 여러 감각을 통해 정교하게 탐지하는데요, 꿀을 직접 맛보는 것이 아니라, 꽃에 꿀이 있다는 신호를 감지하는 방식이라고 이해하시면 됩니다.먼저, 꿀벌은 후각을 가장 중요한 단서로 사용하는데요, 꿀이 들어 있는 꽃은 곤충들을 유도하기 위해 특유의 향기 분자를 공기 중으로 내보내는데, 꿀벌의 더듬이에는 매우 발달한 후각 수용체가 있어서 이러한 꽃 향기를 멀리서도 감지할 수 있습니다. 실제로 꿀벌의 후각 수용체는 사람보다 훨씬 다양하고 민감하여, 꽃 종류를 향기만으로도 구분할 수 있을 정도입니다.또한 꿀벌은 색깔과 모양도 함께 이용합니다. 꿀이 있는 꽃은 보통 밝은 색을 나타내는데, 꿀벌의 눈은 자외선을 볼 수 있어 시각적으로 식별할 수 있습니다. 즉 사람 눈에는 보이지 않아도 꿀벌에게는 꽃의 중심부로 향하는 표시가 선명하게 보입니다.이와 더불어 꽃에서는 전기적 신호가 발생하는데, 꿀벌은 몸에 미세한 전하를 띠고 있어서 꽃과 가까워질 때 전기적 변화를 감지할 수 있습니다. 이미 다른 벌이 방문한 꽃은 전하 상태가 변해 있기 때문에, 꿀벌은 방문하지 않은 꽃을 더 효율적으로 선택하게 됩니다. 마지막으로, 벌은 경험적으로 얻은 정보를 벌집으로 돌아와 춤, 일명 꿀벌의 8자 춤으로 공유합니다. 이 춤은 꿀이 있는 장소의 방향과 거리를 집단 구성원에게 전달하여, 많은 벌들이 같은 꽃 무리에 접근하도록 도와줍니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.09
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악어도 무리를 지어서 생활하는 것 같던데 무리중에 왕이 있나요?
안녕하세요. 김지호 박사입니다.악어가 무리를 이루어 있는 장면을 보면 마치 집단 생활을 하고 우두머리가 있을 것처럼 보이지만, 실제로는 사자나 늑대처럼 명확한 우두머리나 계급 구조를 가진 무리 생활을 하는 동물은 아닌데요 악어는 무리 생활이 아니라 같은 장소를 공유하는 것에 가깝습니다.악어들은 먹이가 풍부하거나 일광욕하기 좋은 장소를 여러 마리가 함께 이용하는 경우가 많은데요 따라서 겉보기에는 무리를 이루는 것처럼 보이나, 이는 사회적 협동 관계가 아니라 단순히 환경적 이유로 모여 있는 것입니다.즉, 서로 협력하거나 함께 사냥하는 무리가 아니라 각자 자기 일 하면서 같은 공간을 쓰는 동물입니다.따라서 엄밀히 말하면 고정된 왕이나 서열 구조는 없습니다만, 하지만 몸집이 크고 힘이 센 개체가 우선권을 가지는 일시적 지배는 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.09
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유전자 편집(예: 디자이너 베이비)은 인간의 진보인가, 윤리적 퇴보일까?
안녕하세요.인류의 진보로 볼 수 있는 이유로는 우선 유전자 편집 기술은 의학적으로 매우 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어, 부모에게서 유전되는 유전병을 태어나기 전부터 제거할 수 있고, 암과 같은 난치병 치료 연구도 더욱 정밀하고 효과적으로 진행될 수 있습니다. 선천적으로 장애나 질병을 가지고 태어나야 했던 많은 사람들이 고통 없이 성장할 가능성이 생깁니다. 즉, 고통을 줄이고 삶의 질을 향상시키는 측면에서는 분명한 진보이며 물론 기술 자체는 중립적이며, 어떻게 사용하느냐가 그 가치를 결정하게 됩니다.다만 인간의 유전자를 인위적으로 설계한다는 발상 자체가 윤리적 문제를 불러옵니다. 생명의 존엄성 훼손 때문인데요, 인간을 선택하고 수정할 수 있는 대상으로 바라볼 위험이 있습니다. 또한 만약 부유한 사람들만 더 건강하고, 더 똑똑한 아이를 만들 수 있다면, 사회는 단순한 빈부 격차가 아니라 유전적 계층 사회로 나뉘게 될 수 있습니다. 게다가 DNA는 복잡하게 연결되어 있기 때문에, 한 부분을 수정했을 때 다른 형질에 영향을 줄 가능성도 존재합니다. 문제가 생기면 그 영향은 후손에게까지 이어질 수 있습니다. 이와 함께 사회적으로 선호되는 특정 외모나 능력을 향해 유전적 선택이 이루어진다면, 인간의 개성과 다양성이 획일화될 위험이 있습니다.결론적으로는 완전한 진보도, 완전한 퇴보도 아니라고 할 수 있겠습니다. 유전자 편집 기술은 의학적으로는 분명 진보이지만, 그 사용 방식에 따른 윤리적 위험 역시 매우 크다는 점에서 두 측면을 균형 있게 고려해야 하는 기술입니다. 따라서 중요한 것은 기술 자체가 아니라 기술을 어디까지 허용할 것인가입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.09
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생명과학1~중등 부분입니다 ㅠㅠ 도와주세요ㅠㅠㅠ
안녕하세요.지금 헷갈리신 부분은 염색사(풀려 있는 DNA) 와 염색체(응축된 DNA), 그리고 염색체 수를 셀 때의 기준 때문인 것 같습니다.우선 사람은 항상 46개의 염색체를 가지는데요, 사람의 체세포는 항상 46개의 염색체(=23쌍)를 가지고 있습니다. 이건 분열 전이든, 분열 중이든 변하지 않습니다. 다만 형태가 달라질 뿐입니다.평소 분열하지 않을 때, 간기에는 DNA가 풀려 있어서 염색사 형태인데요 세포가 평소엔 일상적으로 단백질 만들고 일하는 시기가 간기입니다. 이때 DNA는 실처럼 풀린 상태, 염색사입니다. 하지만 이때도 염색체 수는 46개입니다. 즉, 염색사 46개 = 염색체 46개이며 단지 모양이 풀려 있을 뿐입니다.세포 분열 준비 시, DNA가 복제되는데요 다만 DNA가 복제된다고 해서 염색체 수가 92개가 되는 것이 아닙니다. 복제 후에는, 각 염색체가 ‘X’ 모양으로 두 가닥, 즉 2개의 염색분체로 존재합니다. 하지만 이 두 가닥은 서로 붙어 있으므로 ‘염색체 1개’로 셉니다.즉 DNA 복제는 염색분체,가닥 수를 늘리지만 염색체 수 자체는 그대로 46개로 유지됩니다.교과서에서 보는 핵형 분석 사진 (1번~22번 + 성염색체 X/Y)은 분열 중 특히 중기에 해당합니다. 왜냐하면 이 시기에 DNA가 가장 빽빽하게 응축되어 염색체가 선명하게 보이기 때문입니다. 그래서 핵형 분석은 분열 중기 염색체를 촬영합니다. 즉, 핵형 분석 그림 = 분열 중기 상태의 응축된 염색체 모습입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.09
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냉동실에 넣어뒀던 음식이 해동하면 왜 더 오래된 질감을 느끼게 할까요?
안녕하세요.냉동 보관 후 해동했을 때 질감이 떨어지는 가장 큰 원인은 세포 안의 물이 얼면서 생기는 얼음 결정이 세포벽이나 세포막을 물리적으로 파괴하기 때문인데요 특히 과일처럼 수분 함량이 높고 세포가 비교적 연약한 식품에서 두드러지게 나타납니다.과일이나 고기 속에는 많은 세포가 있고, 그 세포 안에는 수분이 가득 차 있는데요 냉동을 하면 이 물이 얼게 되는데, 이 때 얼음의 크기가 중요합니다. 천천히 얼면 큰 얼음 결정이 형성되고 빠르게 얼면 작은 얼음 결정이 형성됩니다. 이때 일반 가정용 냉동실은 서서히 얼게 하는 환경인데요 그래서 과일이나 고기를 가정에서 냉동하면 큰 얼음 결정이 세포 속에서 자라나 세포벽을 찢습니다.반면에 해동하면서 얼음이 다시 물로 돌아오면, 찢어진 세포 속 수분과 내용물이 밖으로 흘러나옵니다. 그래서 과일은 물컹하고 흐물해지고 고기는 육즙 손실로 인해 퍽퍽하고 맛이 덜해지는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.08
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뭔가 잘 잊어버리는 것은 어떤습관 때문일까요?
안녕하세요. 네, 이런 상황은 건망증이라기보다는 주의 자원의 분산 때문에 발생하는 경우가 많은데요 생물학적으로 보면, 기억은 단순히 기억력이 좋고 나쁘다의 문제가 아니라 주의를 어디에 어떻게 배분하는지가 핵심적인 영향을 줍니다.우리 뇌에는 작업 기억이라는 임시 저장 공간이 있는데요 이곳은 한 번에 많은 정보를 담지 못합니다. 일반적으로 4~7개의 정보가 한계로 알려져 있습니다. 따라서 주변 상황, 다른 사람의 반응, 이후 해야 할 일, 사소한 가능성들과 같은 많은 요소를 동시에 신경 쓸수록, 작업 기억의 공간이 빠르게 채워집니다. 이 상태에서는 어떤 일을 완료했는지, 어떤 단계가 남았는지 같은 핵심 정보가 작업 기억에서 빠르게 밀려나고, 그 결과로 마무리 단계에서 누락이나 실수가 생기게 됩니다. 즉, 기억력이 나쁜 것이 아니라 주의가 과도하게 분산되어 기억할 중요한 내용이 뇌에서 우선순위를 잃어버리는 것입니다.뇌 과부하가 습관화되어 주의 자원을 계속 과하게 사용하면, 뇌는 정보를 간소화하고 싶다고 판단합니다. 그러면 일 처리 속도는 빨라보이지만중요한 부분에서 자주 누락 발생하고 일이 끝난 뒤에야 실수를 확인하며 ‘왜 나는 자꾸 놓치지?’라는 자기비난을 하며 스트레스가 증가하고, 스트레스는 다시 주의력 저하로 연결될 수 있습니다.주의를 덜 분산시키려면 핵심은 뇌가 기억하지 않아도 되는 구조를 만드는 것입니다. 완료 단계에서 반드시 확인하는 고정된 4~6개 항목을 만드는 것인데요 체크리스트는 단순해야 합니다.뇌가 아닌, 종이나 메모가 기억을 대신하도록 하는 것입니다.또한 뇌는 멀티태스킹을 잘하지 않습니다. 실제로는 멀티태스킹이 아니라 빠른 전환이며, 이 전환에서 실수가 생기므로 의식적으로 이 일 끝나기 전까지 다른 생각 보류를 말로 중얼이는 것도 도움이 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.08
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HCl 공유결합인데 산을 내놓을 수 있는 이유
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 HCl 자체는 기체 상태에서 공유결합 분자인데요, H(2.1)와 Cl(3.0)은 모두 비금속이라서 공유결합을 형성합니다.그러나 공유결합이어도 결합 내의 전자 분포가 균등하다는 뜻은 아닙니다. 염소의 전기음성도가 수소보다 훨씬 크기 때문어에 결합 전자쌍이 염소 쪽으로 강하게 치우치며 Hδ⁺ - Clδ⁻ 형태의 매우 극성화된 결합을 이룹니다. 즉, HCl은 이미 부분적으로 이온 비슷한 극성화가 되어 있는 상태입니다. 하지만 공기 중에서는 완전히 이온화되지 않는데요,이유는 HCl 분자끼리 탈이온화를 유지하는 에너지가 더 유리하기 때문입니다.반면에 물 속에서 상황이 달라집니다. 물(H₂O)은 강한 극성 분자이고 동시에 염기성, 즉 전자쌍공여 성질을 갖습니다. 물이 HCl을 만나면 우선 물 분자가 HCl의 H⁺를 끌어당기고 수소이온(H⁺)이 물에 붙어 H₃O⁺를 형성합니다. 남은 Cl은 안정한 Cl⁻ 이온으로 존재하며 이 과정에서 물은 단순 용매가 아니라 양성자 수용체로 반응에 참여합니다.이때 물은 이온을 강하게 둘러싸서 안정화 할 수 있는데요 H₃O⁺는 물과 수소 결합을 형성해 매우 안정하며 Cl⁻는 물의 H 부분과 이온-쌍극자 상호작용으로 안정합니다.즉, 물 속에서는 이온 상태가 공유결합 상태보다 에너지적으로 더 유리해지기 때문에 HCl은 완전히 이온화되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.11.08
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