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돌연변이애대해귱금해서질문합니다
안녕하세요.방사능은 방사선을 방출하는 능력을 말하는데요, 이는 고에너지를 함유하기 때문에 생물의 DNA에 손상을 입히며, 이 손상이 충분히 심하면 세포가 죽거나 암이 생기고, 아주 드물게는 유전자가 무작위로 바뀌어 돌연변이가 발생할 수 있습니다. 물론 대부분의 돌연변이는 유해하거나 중립적이지만, 유리한 돌연변이가 생길 가능성은 매우 낮고, 축적되려면 수백~수천 세대가 걸립니다. 게다가 생존에 도움되지 않는 돌연변이는 자연선택에서 도태됩니다. 고질라 같은 생물체가 생기기 어려운 이유로는 에너지 문제를 들 수 있는데요, 거대한 몸집을 유지하려면 그만큼의 에너지(먹이)가 필요합니다. 예를 들어, 고질라처럼 수백 톤에 달하는 생물이 움직이려면 하루 수십 톤의 음식물 섭취가 필요할 수 있습니다. 이는 지구 생태계에서 지속 가능하지 않습니다. 또한 물리적 한계가 존재하는데요, 동물의 크기가 커지면, 체중은 세제곱비율(체적)로 증가하지만 뼈와 근육의 지탱력은 제곱비율(단면적)로 증가합니다. 이 말은 즉, 너무 커지면 자기 몸무게를 스스로 지탱할 수 없게 됩니다. 마지막으로는 생물학적 제약이 존재하는데요, 세포 크기, 산소 순환, 체온 조절 등 생물의 기본 구조는 커지는 데 제약이 있습니다. 따라서 고질라처럼 돌연변이로 갑자기 커지는 것은 모든 생리 시스템이 동시에 맞춰서 변화해야 하는데, 이것은 단일 돌연변이로는 불가능합니다.
학문 / 생물·생명
25.07.18
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소금쟁이는 갑자기 웅덩이에 어떻게 생기는 걸까?
안녕하세요.비가 와서 생긴 웅덩이에서 소금쟁이가 발견되는 이유는, 소금쟁이는 대부분의 소금쟁이는 날개를 가지고 있기 때문입니다. 특히 비가 온 뒤 웅덩이가 생기면, 주변에 서식하던 성체 소금쟁이들이 날아와 새로운 물웅덩이에 정착하는 것인데요, 일부 소금쟁이는 비행형 개체와 비비행형 개체로 나뉘는데, 비행형은 새로운 서식지를 찾기 위해 날아다닙니다. 비가 온 후 일시적으로 생긴 웅덩이는 포식자가 적고 경쟁이 적기 때문에 소금쟁이에게는 좋은 기회입니다. 근처 작은 하천, 배수로, 도랑 등에서 유입되며 아스팔트 지역이라 해도, 배수구나 도랑, 물고인 그늘진 곳 등 아주 작고 눈에 잘 띄지 않는 수원들이 있습니다. 거기에서 살던 소금쟁이들이 비가 온 후 생긴 웅덩이로 헤엄치거나 기어가거나 날아와서 들어오는 경우도 많습니다. 소금쟁이는 짧은 시간 안에 번식할 수 있고, 알도 빠르게 부화하는데요, 또한 알은 건조한 환경에서 수분이 공급되면 다시 깨어날 수도 있습니다. 일부 종은 포자로 된 알 상태로 주변 습한 흙이나 잔디 틈에 붙어 있다가, 비가 와서 웅덩이가 생기면 부화하기도 합니다. 이것을 건면성 알(desiccation-resistant egg)이라 하며, 어떤 곤충들은 몇 달간 건조 상태에서도 알이 살아 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.07.18
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기후위기를 대처하기 위해서 숲을 조성하는 것은 도움이 될까요?
안녕하세요.기후위기를 대처하기 위해 숲을 조성하는 것은 매우 중요한 자연 기반 해법(nature-based solution) 중 하나로 인정받고 있으며, 여러 측면에서 실질적인 도움이 되는데요, 숲은 광합성을 통해 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 흡수하고, 이를 생체 조직(줄기, 뿌리, 잎)과 토양에 탄소 형태로 저장합니다. 나무 한 그루는 연간 약 20~30kg의 CO₂를 흡수할 수 있는데요, 넓은 숲은 탄소 흡수원(carbon sink) 역할을 하며 지구 온난화의 주요 원인인 온실가스를 줄이는 데 기여합니다. 또한 숲은 나무 그늘, 증산작용(잎에서 물이 증발할 때 열을 흡수하는 작용), 습도 조절을 통해 도시와 지역의 온도를 낮추는 효과가 있는데요, 숲을 조성하여 도시열섬현상(Urban Heat Island)을 완화할 수 있으며, 폭염 등 극한기후에 대한 기후적 완충지대 역할을 합니다. 게다가 숲은 빗물을 흡수하고 토양에 저장하며, 증발산 과정을 통해 지역 내 강수량 유지 및 건기 완화에 기여하는데요, 지역의 수분 순환을 활성화시키고, 산림이 잘 보존된 지역은 기후의 변동성이 낮고 안정된 경향이 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.07.17
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오래된 시신의 신원파악은 어떻게 하나요?
안녕하세요.오래된 시신의 경우 겉모습으로는 알아보기 힘든 경우가 많기 때문에, 법의학, 법치의학, 유전학, 생물인류학 등의 다양한 학문 분야가 협력을 하는데요, 유전정보를 비교하는 DNA 분석이 가장 신뢰성이 높은 방법이라고 할 수 있습니다. 시신에서 채취한 뼈, 치아, 모발 등에서 DNA를 추출하는데요, 가족이나 친족의 DNA와 비교하여 신원을 확인하며, 주로 STR(Short Tandem Repeat) 분석이 사용됩니다. 또한 오래된 시신의 경우 DNA가 많이 손상되어 있지만, 골수나 치아 속은 오랜 기간 DNA가 보존될 수 있어 중요합니다. 신체 외부 단서도 매우 중요한 정보라고 할 수 있겠는데요, 시신과 함께 발견된 신분증, 옷, 악세사리, 문신, 수술 자국, 보형물 등은 생전 신원 확인의 단서가 됩니다.
학문 / 생물·생명
25.07.17
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한반도에는 왜 원숭이가 없는 것인가요?
안녕하세요. 일본과 중국에는 야생 원숭이가 분포해 있음에도 불구하고 한반도에는 야생 원숭이가 살지 않는 이유는 기후, 지리, 역사적인 생물지리학적 요인이 복합적으로 작용한 결과인데요, 원숭이는 대부분 온대~열대 지역의 숲과 산림에 적응한 잡식성 영장류입니다. 그러나 한반도의 겨울은 매우 춥고 건조하여, 원숭이가 적응하기 어려운 환경입니다. 일본에 사는 일본원숭이(눈원숭이)는 세계에서 가장 북쪽까지 분포하는 유일한 종으로, 특이하게도 추운 겨울을 견디도록 진화했으며, 하지만 이와 같은 진화는 매우 드물며, 대부분의 원숭이 종은 한반도의 겨울을 이겨낼 생리적, 행동적 적응이 부족합니다. 또한 한반도는 북쪽은 산악지대와 만주 고원, 남쪽은 바다(동해, 서해, 남해)로 둘러싸여 있어 동물의 자연적인 이동이 제한적인데요, 일본원숭이는 빙하기 당시 육지로 연결된 일본과 한반도 사이를 통해 이동했을 가능성이 있지만, 이후 해수면 상승으로 고립되었고, 중국 남부에서 한반도로 이동하려면 장거리 이동 또는 험준한 산맥을 넘어야 하므로 자연 확산이 어려웠습니다.
학문 / 생물·생명
25.07.17
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노화역전에대해궁금해서질문합니다
안녕하세요.네, 질문주신 노화를 역전시킬 수 있는 기술은 과학계와 의학계에서 매우 활발히 연구되고 있으며, 수십 년 뒤에는 실제로 일부 구현될 가능성도 있는데요, 노화 역전은 단순히 주름을 없애는 외형적인 젊어짐이 아니라, 세포 수준에서의 회춘(rejuvenation) 또는 생리적 기능의 젊음 회복을 의미합니다. 즉, 80세 노인의 몸이 다시 50세, 나아가 30세의 생리적 기능으로 되돌아가는 것입니다. 노화 연구는 지금도 급격히 발전하고 있는데요, 유전자 재프로그래밍 (Cellular reprogramming)은 일본 과학자 야마나카 신야 박사가 발견한 야마나카 인자(Yamanaka factors)를 통해, 성체세포를 다시 젊은 상태(줄기세포 수준)로 되돌릴 수 있습니다. 쥐 실험에서는 시력 회복, 조직 기능 복원 등이 성공한 사례가 있습니다. 텔로미어 연장은 세포 분열의 한계인 텔로미어를 늘려 수명을 연장하려는 시도인데요, 텔로미어가 짧아지면 노화가 진행되므로, 이를 유지하면 세포가 더 오래 젊게 유지될 수 있습니다. 마지막으로 노화 세포 제거 (Senolytics)를 통해 늙은 세포를 제거하면 주변 건강한 세포의 기능이 향상되는데요, 실제 쥐 실험에서는 생명 연장 및 장기 기능 개선이 입증되었습니다.
학문 / 생물·생명
25.07.16
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강과 바다 사이에 사는 물고기는 어떻게 살아가나요?
안녕하세요.네, 말씀하신 것처럼 일반적인 경우와는 달리 강과 바다 사이에 사는 물고기들은 기수역이라는 염도(소금 농도)가 중간인 환경에서 살아가는데요, 이런 환경은 강물이 바다로 흘러드는 하구나 강어귀에서 흔히 볼 수 있습니다. 여기에 사는 물고기들은 염도 변화에 적응할 수 있는 특별한 생리적 조절 능력을 가지고 있어서, 민물과 바닷물 사이를 오가며도 생존할 수 있는데요, 이러한 물고기들을 양수성 어류(유어성 어류, euryhaline fish)라고 부르며 대표적으로 연어, 뱀장어, 농어, 숭어, 황복 등이 여기에 해당됩니다. 이러한 물고기의 생존은 삼투압과 관련이 있는데요, 물고기 몸속의 염분 농도와 외부 수중 환경의 염분 농도 사이의 차이를 조절하는 것이 핵심입니다. 민물에서는 물이 물고기 몸 안으로 계속 들어오고, 염분은 몸 밖으로 빠져나가려 하기 때문에, 신장은 묽은 소변을 많이 배출하고, 아가미는 염분을 흡수하여 균형을 맞춥니다. 반면에 바닷물에서는 물이 몸 밖으로 빠져나가고, 염분은 몸 안으로 들어오려 하기 때문에,물을 적게 마시고, 아가미와 신장을 통해 염분을 배출합니다. 기수역 어류의 적응 능력에 대해 말씀드리자면 양수성 어류는 이런 삼투조절 메커니즘을 상황에 따라 전환할 수 있는 능력을 갖추고 있는데요 예를들어 연어는 민물에서 태어나 바다에서 자라다가 다시 산란을 위해 민물로 돌아옵니다. 이 과정에서 호르몬(예: 코르티솔, 프로락틴 등)이 변화해 아가미와 신장의 기능을 바꾸며 염도에 적응합니다. 일반 어류와의 차이로는 민물고기나 바닷물고기는 특정 염도에만 적응되어 있어서, 갑작스러운 염도 변화에 노출되면 삼투압 불균형으로 세포가 손상되고 결국 죽게 됩니다. 하지만 기수역 어류는 염도의 점진적 변화에 대응하는 유전자 발현과 호르몬 조절 시스템이 매우 발달해 있어 생존이 가능하게 되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.07.16
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GMO 말고 LMO 작물은 뭐가 다른 품종 인가요?
안녕하세요. 질문주신 GMO와 LMO는 서로 다른 개념처럼 보일 수 있지만, 사실상 서로 매우 밀접한 관계에 있으며, 범주와 명칭이 다를 뿐, 본질적으로는 같은 기술에 기반한 개념입니다. 우선 GMO (Genetically Modified Organism, 유전자변형생물체)는 특정 유전자를 인위적으로 삽입하거나 제거해서 유전적 특성이 바뀐 생물체를 말하는데요, 주로 농작물, 미생물, 동물 등에 적용되며, 예를 들면 해충에 강한 옥수수 (Bt 옥수수), 제초제에 내성이 있는 콩, 비타민 A를 합성하는 황금쌀이 있으며 이처럼 유전자 조작을 통해 인위적으로 특정 형질(예: 병충해 저항성, 수확량 증대)을 부여한 생물입니다. 다음으로 LMO (Living Modified Organism, 살아있는 변형생물체)는 국제적으로 카르타헤나 의정서에서 정의된 용어입니다. 이 의정서는 생물다양성 보호를 위해 유전자변형생물체의 이동·사용·방출을 규제하는 국제협약입니다. LMO의 정의는 “현대 생명공학에 의해 유전 물질이 변경된 살아있는 생물체”, 즉, GMO 중에서 살아 있는 생물체를 말하며, 예를 들면 씨앗 형태의 GMO 작물, 생식 능력이 있는 GMO 동물, 미생물 등은 모두 LMO에 해당합니다.
학문 / 생물·생명
25.07.16
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달팽이가 무기호흡(젖산발효)를 할 수 있나요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 달팽이도 산소가 부족한 환경에서는 무기호흡(anaerobic respiration), 즉 젖산발효(lactic acid fermentation)와 같은 방식으로 에너지를 생성할 수 있는데요, 특히 명주달팽이처럼 육상에서 서식하는 달팽이의 경우, 위급한 상황에서 제한적으로 무기호흡을 수행할 수 있는 생리적 능력을 가지고 있는 것으로 알려져 있습니다. 아무때나 무기호흡을 하는 것은 아니고, 산소가 부족한 조건(예: 고온, 과습, 진흙 속, 고체 내 잠입 등)에서 젖산 발효 경로를 통해 에너지를 생성하는데요, 이때 포도당(글루코스)을 분해해 젖산(lactic acid)이나 호박산(succinic acid) 등의 유기산을 부산물로 생성합니다. 명주달팽이 같은 대형 육상 달팽이는 주로 폐호흡을 하는 동물이지만, 산소가 매우 부족한 환경에서도 살아남는 능력을 가지고 있어 무기호흡이 가능한 것으로 보고되어 있으며, 실제로 연구에 따르면, 명주달팽이는 산소 부족 환경에서 젖산 외에도 호박산, 말산 등의 유기산을 생성하며 대사활동을 지속할 수 있습니다. 이와 같은 대사경로는 연체동물 특유의 혐기성 대사 경로로, 사람과는 다소 다른 형태의 무기호흡이라고 할 수 있겠습니다. 또한 모든 달팽이가 동일한 방식의 무기호흡을 하는 것은 아닌데요, 해양성 달팽이나 호흡기관이 아가미인 달팽이는 무기호흡 능력이 거의 없거나 매우 낮으며, 반면, 육상 달팽이나 일부 민물 달팽이처럼 건조하거나 산소 부족한 환경에 자주 노출되는 종은 무기호흡 능력이 더 발달해 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.07.15
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검은독수리의 시력은 어느정도 인가요?
안녕하세요.검은독수리(Aegypius monachus)는 시력이 매우 뛰어난 맹금류 중 하나인데요, 시력은 육식성 조류에서 가장 중요한 감각 기관으로, 수 km 떨어진 거리에서도 작은 먹잇감이나 사체를 식별할 수 있을 정도로 정밀합니다. 구체적인 수치로는 사람과 비교하면 약 4~8배 이상 정밀한 시력을 가졌다고 알려져 있는데요, 이는 1.6km 이상 떨어진 거리에서도 토끼 크기의 동물을 식별할 수 있는 시력을 가졌다고 알려져 있습니다. 특히 검은독수리처럼 하늘을 높이 나는 종은 약 2~3km 상공에서도 땅 위의 사체를 감지할 수 있으며, 사람의 시력을 1.0(20/20 시력)으로 본다면, 검은독수리는 5.0 이상(20/4 시력) 수준이라고 비교해볼 수 있겠습니다. 이렇게 뛰어난 시력을 가진 이유는 매우 큰 눈을 가졌고, 망막에는 시세포(cone cell)가 매우 조밀하게 분포되어 있어 정밀한 시각이 가능한 것인데요, 시신경의 밀도가 높고, 두 개의 중심와(fovea)를 가지고 있어 넓은 시야각과 초점 능력을 동시에 가지기 때문입니다.
학문 / 생물·생명
25.07.15
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