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수면개선에 대해 궁금해서 질문합니다..
수면 개선, 특히 불면증 완화와 안전한 수면 유도 기술은 현재 의학·신경과학 연구에서 매우 활발히 진행되고 있는 분야인데요 다만 부작용 없이 완전히 불면을 겪지 않게 하는 기술이 미래에 상용화될 수 있을지에 대해서는 아직 한계가 있습니다. 우선 현재 불면증 치료에는 벤조디아제핀, 졸피뎀, 수면 호르몬 제제 등이 사용되는데요 물론 효과는 있지만, 내성, 의존성, 잔여 졸림, 기억력 저하 같은 부작용이 존재합니다. 이외에도 멜라토닌, 마그네슘, L-테아닌 등 비교적 안전한 보조제 사용되고 있는데요 다만 효과는 개인별 편차가 크고, 근본적인 수면 구조 개선에는 한계가 있습니다. 미래에 가능할 수 있는 기술로는 뇌파 조절, 경두개 자기자극(TMS), 경두개 전기자극(tDCS) 기술 등이 있습니다. 이는 수면 관련 뇌 영역인 시상, 시상하부 신호를 직접 조절하여 자연 수면 유도를 가능하게 하는 것으로 초기 임상 연구에서 수면 구조 개선, REM·서파수면 조절 가능성 보고되고 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.09
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세포분열에 필요한 방추사는 언제 합성하나요?
질문해주신 세포분열에서 방추사는 염색체를 정확하게 분리하는 데 필수적인 구조인데요, 방추사란 미세소관으로 이루어져 있으며, α-튜불린과 β-튜불린 단백질이 중합되어 형성됩니다. 세포 분열 동안 중심체에서 방추사가 방출되어 염색체의 동원체와 연결됩니다. 우선 간기는 세포가 분열 준비를 하는 시기인데요, 미세소관 단백질인 α/β-튜불린은 지속적으로 세포질에서 합성되며 즉 방추사를 구성할 재료는 이미 간기 동안 충분히 준비되는 것입니다. 전기에는 핵막이 분해되기 전인데요, 중심체가 분리되면서 방추사가 형성되기 시작됩니다. 실제로 미세소관의 중합과 역동적 성장이 이 시점부터 활발하게 나타납니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.09
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과연 노후화를 과학이나 의학으로 제어할 수 있을까요?
질문주신 것처럼 인간의 노화는 단순히 시간의 흐름뿐만 아니라 세포, 유전자, 분자 수준에서의 복합적 변화가 누적되면서 나타나는 생물학적 과정이기 때문에, 완전히 멈추거나 역전시키는 것은 현재 과학 수준에서는 불가능하지만, 노화의 속도를 늦추거나 일부 과정은 조절할 가능성에 대한 연구는 계속 진행되고 있습니다.노화는 여러 단계에서 일어날 수 있는데요, 우선 세포 수준에서는 텔로미어 단축, 세포 분열 능력 감소, 산화적 스트레스 축적, 분자 수준에서는 단백질 손상, DNA 손상, 미토콘드리아 기능 저하, 이보다 상위로 조직 및 기관 수준에서는 면역력 감소, 호르몬 변화, 염증 증가가 나타날 수 있습니다. 현재 연구에서 제시되는 노화 조절 전략으로는 유전자 및 세포 수준에서의 개입으로는 텔로미어를 연장하거나 텔로머라아제 활성을 조절하는 방식이 있는데요 이를 통해 세포 분열 능력을 유지하고 하는 것이며 SIRT1, mTOR, AMPK와 같은 특정한 유전자를 조절하여 세포 대사와 장수 관련 경로 활성화하려는 것입니다. 하지만 현재까지 노화를 완전히 멈추거나 되돌리는 기술은 존재하지 않으며 개별 노화 메커니즘은 조절 가능하지만, 모든 노화 경로를 동시에 제어하기 어렵습니다. 장기적 안전성과 부작용 문제도 해결해야 합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.09
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모든 독은 치료제로써 사용할 수 있다고 들었는데요? 전갈독도 그럴까요?
말씀하신 것처럼 모든 독이 치료제로 쓰일 수 있다는 말은 독이 가진 생리적·화학적 활성이 잘 조절되면 의약품으로 활용될 수 있다는 말입니다. 독소는 생물학적 활성을 가진 화학물질로, 신경계, 혈액, 세포막 등에 강한 영향을 미칩니다. 이와 같은 독소를 소량, 정제, 변형하면 병리적 효과가 아니라 치료적 효과를 낼 수 있는데요, 예를 들어서 대표적으로 보툴리눔 독소는 근육을 마비시키는 독이지만, 소량으로 주름 개선, 근육 경련 치료에 사용됩니다. 질문해주신 전갈 독에는 주로 신경독과 세포 독성 성분이 포함되어 있는데요 이는 강력한 신경 마비 작용을 유발할 수 있으며, 소량으로 신경통, 만성 통증 완화 가능성 연구가 진행되고 있습니다. 특정 전갈 독 단백질은 항암제 후보 물질로도 연구되기도 합니다. 하지만 종별로 독 성분이 다르므로, 같은 전갈이라도 지역, 개체에 따라 성분과 농도 차이가 큽니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.09
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말벌은 꿀벌과 비교했을 때 어떤 해부학적·생태학적 차이를 가지고 있을까?
네, 질문해주신 말벌과 꿀벌은 모두 벌목에 속하는 사회성 곤충이지만, 해부학적 구조와 생태적 특징에서 차이가 있는데요, 해부학적으로 말벌은 날씬하고 매끈한 체형을 가지며, 허리가 잘록하게 가늘고, 노랑과 검정의 뚜렷한 줄무늬를 갖고 있습니다. 날개는 길고 투명하며 유연하게 접히고, 침은 길고 여러 번 사용할 수 있으며, 몸에 털이 적고 강한 턱이 발달하여 사냥에 적합합니다. 반면 꿀벌은 둥글고 통통한 체형에 황갈색에서 갈색의 줄무늬를 가지고 있으며, 날개는 비교적 짧고 단순하게 접힙니다. 침은 단일 사용 후 부러지며, 몸 전체에 미세한 털이 많아 꽃가루 운반에 최적화되어 있고, 턱은 꽃가루 수집용으로 발달했습니다.다음으로 생태적 측면에서도 차이가 있는데요 말벌은 육식성 또는 잡식성이며 곤충과 과일 등 다양한 먹이를 섭취하고, 사회 구조는 계절적이며 여왕 중심의 소규모 집단으로 이루어집니다. 둥지는 종이집 형태로 여름 동안 성장 후 소멸하고, 공격적이며 방어적 독성이 강하며 활동은 주로 낮에 이루어집니다. 반면에 꿀벌은 초식성이며 꽃의 꿀과 꽃가루를 중심으로 먹이를 섭취하고, 사회 구조는 연중 유지되며 여왕과 수천에서 수만 마리의 일벌로 구성됩니다. 둥지는 밀랍으로 만든 벌집이며 연중 유지되고, 비교적 온순하지만 방어 시 단일 독침을 사용하며, 꽃가루 수분 활동을 중심으로 낮 동안 활발히 활동합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.09
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도시화와 기후 변화가 말벌 개체 수와 분포에 어떤 영향을 주고 있는지 궁금합니다
말벌과 같은 사회성 곤충은 환경 변화에 민감하게 반응하며, 도시화와 기후 변화는 말벌의 개체 수와 분포에 여러 방식으로 영향을 미칠 수 있습니다. 우선 도시화가 말벌 개체 수와 분포에 미치는 영향으로는 '서식지 변화'가 있는데요, 도시화로 인해 숲과 초지가 줄고, 건물과 도로가 늘어나면서 말벌의 자연 둥지 위치가 감소하였으며 대신, 도시 주변 공원, 정원, 건물 지붕 틈새 등 인공 구조물을 둥지로 활용하기도 합니다. 또한 도시화 지역에서는 꽃, 과일, 곤충 등 먹이원의 다양성 변화가 나타났으며 일부 말벌 종은 사람 주변에서 쉽게 먹이를 얻어 도시에서도 높은 개체 수 유지 가능해졌습니다. 다음으로 기온 상승이 말벌 개체 수와 분포에 미치는 영향에 대해 말씀드리자면, 평균 기온이 상승하면서 말벌 활동 기간이 증가하게 되었는데요, 이로 인해 일부 북방 한계 지역에서 신규 분포가 가능해졌으며 고온 환경에 적응한 종은 개체 수가 증가하게 되었습니다. 또한 늦가을까지 활동하면서 겨울철 생존률이 증가하게 되었고 종 간 경쟁, 포식자 및 기생충 관계 변화로 인해 일부 말벌 종이 우세해졌습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.09
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말벌 집단의 사회 구조는 꿀벌의 사회 구조와 어떤 점에서 다를까요
네, 말씀해주신 것처럼 말벌과 꿀벌 모두 사회성 곤충으로, 개체 간 협동을 통해 집단 생활을 하지만, 사회 구조와 계급 운영 방식에서 차이가 있습니다. 우선 여왕벌과 일벌의 구성에서 꿀벌은 여왕벌이 일반적으로 1마리이고 이는 말벌도 마찬가지입니다. 일벌의 경우에는 꿀벌에서는 여왕의 딸로서 알을 낳지 못하는 벌이 해당하고, 말벌에서는 여왕의 딸이지만 일부 종에서는 알을 낳을 수 있는 벌이 해당합니다. 또한 집단의 구조적 측면에서 꿀벌은 연중 집단 유지가 가능하지만, 대부분 말벌 집단은 일시적이며 계절에 따라 재생 및 소멸합니다. 마지막으로 사회적 역할의 측면에서 꿀벌은 정교한 의사소통과 역할 분화라는 특징이 있지만 말벌은 유동적 역할과 공격적 방어 특징이 강합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.09
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말라리아 모기는 일반 모기와 비교할 때 외형상 어떤 특징이 있나요?
네, 질문해주신 것처럼 말라리아를 매개하는 모기는 주로 아노펠레스 속 모기로, 일반적인 모기와 비교했을 때 몇 가지 외형적 특징을 통해 구별할 수 있습니다. 우선 말라리아 모기는 휴식할 때 몸을 비스듬히 세우고 V자 형태로 앉는데요 이때 몸과 바늘 같은 주둥이이 거의 일직선이 아닌 각도를 이루며, 뒷다리가 길어 특유의 앉는 모양을 형성하며 반면에 일반 모기는 바닥에 거의 수평으로 앉습니다. 즉 말라리아 모기와 일반 모기는 앉는 형태에서 차이가 있습니다. 또한 말라리아 모기의 날개에는 작고 뚜렷한 검은 점이나 줄무늬가 있는데요 반면에 일반 모기 날개는 투명하거나 점무늬가 거의 없습니다. 마지막으로 말라리아 모기는 슬림하고 가는 체형을 가지며, 다리가 길고 가는 편이고 일반 모기는 상대적으로 체형이 둥글고 짧은 다리를 가지고 있는 경우가 많습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.09
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옐로우스톤의 온천에 서식하는 극한미생물은 어떤 과학적 가치가 있을까요?
옐로우스톤 국립공원과 같은 온천 환경에는 고온, 고산성, 금속 농도 등 극한 환경에서 살아가는 미생물, 즉 극한미생물이 서식하고 있는 환경입니다. 이곳에서 서식하는 미생물로는 70~90°C 이상의 고온에서 살아가는 미생물인 극호열균, pH가 2~3 정도로 매우 산성인 환경에서도 생존하는 산성호기성균 등이 있는데요, 극한미생물이 만드는 효소는 극한 환경에서도 안정적이라는 특징이 있습니다. 이는 과학적으로 매우 중요한 가치를 가집니다.예를 들어서 Taq DNA polymerase라는 효소는 Thermus aquaticus에서 발견된 효소인데요, 고온 PCR(중합효소 연쇄반응) 실험에 필수적입니다. 일반 DNA 중합효소는 95°C에서 변성되지만, Taq 효소는 고온에서도 안정적이기 때문입니다. 이외에도 극한 환경에서 생존하는 미생물은 원시 지구 환경에서 생명이 어떻게 존재했는지 이해하는 단서 제공하는데요 고온, 산성 환경에서 단백질과 DNA 안정성 연구를 통해 생명의 적응 전략을 파악할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.08
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나무 중에서 활엽수가 왜 침엽수가 화재에 강한가요?
우선 활엽수는 넓은 잎을 가지고 있으며, 잎에 수분 함량이 상대적으로 높은 반면에 침엽수는 바늘 모양의 잎을 가지고 있으며, 잎이 두껍고 왁스층이 있어 수분 손실은 적지만 건조 시 쉽게 연소됩니다. 이때 높은 수분 함량은 연소에 필요한 열에너지를 흡수하므로, 활엽수의 잎은 불이 붙더라도 타는 속도가 느립니다. 또한 소나무, 전나무오 같은 침엽수에는 수지와 테르펜이라는 가연성 물질이 많이 포함되어 있는데요, 따라서 불이 붙으면 수지가 빠르게 연소하면서 화염을 확산시키는 연료 역할을 합니다. 반면에 활엽수는 이러한 수지가 적어, 불이 붙어도 화염 전파력이 약합니다. 또한 활엽수는 두껍고 습한 껍질을 가지고 있으며, 가지가 비교적 촘촘하고 낮게 퍼져있기 때문에 불이 나도 핵심 줄기까지 불이 쉽게 전달되지 않는 반면에 침엽수는 얇은 껍질, 높이 솟은 가지 구조를 가지고 있기 때문에 불이 한 번 붙으면 나무 전체로 빠르게 확산됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.08
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