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요한센의 순계설에 대해 설명해 주세요
안녕하세요.요한센의 순계설(Pure Line Theory)은 덴마크의 생물학자 빌헬름 요한센(Wilhelm Johannsen)이 1903년 강낭콩을 이용한 실험을 통해 제안한 유전학 이론입니다. 그는 동일한 유전형질을 가진 식물들, 즉 유전적으로 동질인 순계(pure line)를 이용해 실험을 진행했습니다. 요한센은 동일한 유전자를 가진 강낭콩 개체들 사이에서도 개체 간 키, 무게 같은 형질들이 다르게 나타나는 것을 관찰했는데, 이는 유전적 차이 때문이 아니라 환경 요인에 의한 표현형의 변이라고 해석했습니다. 이를 통해 그는 유전형(genotype)과 표현형(phenotype)을 구분했으며, 표현형의 변화가 반드시 유전적 변화는 아니라는 점을 강조했습니다. 이와 같은 요한센의 순계설은 멘델 유전법칙을 뒷받침하는 실험적 근거를 제공했으며, 후에 유전학에서 환경과 유전의 영향을 구분하는 개념 정립에 중요한 역할을 했다고 볼 수 있는 이론입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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사람이 날개가 있다면 어느정도 크기가 되어야 날수 있나요
안녕하세요.사람이 실제로 날 수 있으려면, 날개의 크기와 근육의 힘이 모두 충분해야 합니다. 과학적으로 따져볼 때, 비행은 중력(체중)을 이겨낼 만큼의 양력을 발생시켜야 가능하며, 이는 날개의 면적과 공기를 밀어내는 속도에 달려 있습니다. 새나 박쥐처럼 나는 동물들은 체중이 가볍고, 날개가 넓고 가벼우며, 비행에 특화된 강력한 가슴 근육을 갖추고 있습니다. 그런데 사람은 평균적으로 체중이 약 60~80kg이고, 뼈와 근육 구조도 비행보다는 직립 보행에 적합하게 진화했기 때문에, 같은 방식으로 날기에는 불리합니다.이를 단순 계산으로 예측하면, 사람이 자신의 몸을 들어 올릴 만큼의 양력을 얻기 위해서는 양팔 대신에 각각 약 6~7미터 길의 날개가 좌우로 필요할 수 있으며, 전체 날개 폭은 최소 12~14 미터 이상되어야 할 것입니다. 이는 대형 글라이더나 콘도르처럼 나는 새들보다도 훨씬 크고 무겁습니다. 게다가 그렇게 큰 날개를 펄럭이려면 인간의 가슴 근육은 지금보다 몇 배나 더 강력해야 하며, 이로 인해 상체 비율이나 체형도 완전히 달라져야 합니다. 결과적으로, 현 인간의 체격과 생물학적 한계 안에서는 스스로 날개를 펄럭여 비행하는 것은 불가능에 가깝고, 만약 사람이 날 수 있으려면 날개 크기뿐만 아니라 전체 골격과 근육 구조까지 근본적으로 바뀌어야 합니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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호박벌은 얼마나 날갯짓를 하길래 나는건가요
안녕하세요.호박벌은 몸집이 크고 둥글어서 겉보기에는 날기에 부적절해 보이지만, 실제로는 매우 효율적인 날개 움직임 덕분에 자유롭게 날 수 있습니다. 호박벌은 초당 약 130~240회의 빠른 날갯짓을 하는데, 이는 일반적인 곤충보다 훨씬 빠른 속도는 아니지만, 독특한 방식의 날개 운동이 이를 보완합니다. 또한 호박벌의 날개는 단순히 위아래로 움직이는 것이 아니라 회전 운동을 하며 공기 중에서 양력을 만들어냅니다. 마치 프로펠러처럼 날개를 비틀고 각도를 조절하면서 공기를 효율적으로 밀어내는 방식으로 양력을 만들어내는 것입니다. 특히 이들은 날개를 작게 진동시키는 것이 아니라 몸 전체의 근육 움직임을 통해 날개를 떨게 하여 공기 저항을 극복하고 비행합니다. 이러한 복잡하고 정밀한 날개 운동 덕분에 호박벌은 큰 체구에도 불구하고 공중에서 안정적으로 떠 있을 수 있고, 꽃 사이를 빠르게 날아다닐 수 있습니다. 그래서 겉보기엔 "저게 날 수 있을까?" 싶지만, 자연은 과학적으로 매우 정교하게 이를 가능하게 만든 셈입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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또 코로나바이러스가 몰려온다고 하니다. 대체 바이러스는 어떤 과정으로 생겨나는 걸까요?
안녕하세요.바이러스는 스스로 생명 활동을 하지 못하는 매우 작은 입자로, 살아있는 숙주 세포에 침입하여 증식하는 방식으로 존재합니다. 이러한 바이러스는 DNA나 RNA 중 하나의 유전 물질을 가지고 있으며, 숙주의 세포 내로 침입한 후 자신의 유전자를 복제하게 만듭니다. 이 과정에서 오류가 발생하면 유전자에 변이가 생기고, 때때로 이 변이가 바이러스의 성질을 바꿔 새로운 변종으로 나타나기도 합니다. 특히 RNA 바이러스는 유전물질 복제 과정에서 오류를 수정하는 능력이 부족해 변이 속도가 빠르며, 코로나바이러스도 RNA 바이러스에 속하기 때문에 지속적으로 변이를 일으키는 경향이 있습니다. 바이러스의 이런 변이는 대부분 무의미하거나 오히려 바이러스에 불리한 경우가 많지만, 간혹 숙주에 더 잘 감염되거나 면역 반응을 피하는 변이가 생기면 전염력이 높아지고 새로운 감염병 유행으로 이어질 수 있습니다. 코로나19의 경우도 원래 동물 사이에서 퍼지던 바이러스가 유전자 변이를 통해 인간에게 전염될 수 있는 형태로 변화하면서 팬데믹을 일으켰습니다. 결국 바이러스는 생명체의 유전 정보 복제 과정에서의 자연스러운 오류와 환경의 선택 압력 속에서 끊임없이 변화하며 출현하는 존재입니다. 인간의 활동 범위가 넓어지고 동물과의 접촉이 잦아지면서 이런 바이러스가 인간에게 전파될 기회도 많아지고 있으며, 이런 과정을 막기 위해서는 철저한 감염병 관리와 예방 연구가 필요합니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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추운지방과 더운지방의 사람들의 키와 체격은 어떻게 다르나요?
안녕하세요.추운 지방과 더운 지방에 사는 사람들의 키와 체격은 오랜 시간에 걸친 환경 적응의 결과로 차이가 나타날 수 있습니다. 일반적으로 추운 지방에 사는 사람들은 몸이 전체적으로 작고 땅딸막하며, 상대적으로 팔다리가 짧은 편이고, 체지방이 많아 체온을 잘 유지할 수 있도록 진화해왔습니다. 이는 버그만의 법칙(Bergmann’s rule)과 알렌의 법칙(Allen’s rule)으로 설명되는데, 버그만의 법칙은 추운 지역의 동물일수록 같은 종이라도 체구가 크고 체표면적에 비해 부피가 크기 때문에 열 손실이 적다고 설명하며, 알렌의 법칙은 추운 지역일수록 팔다리와 같은 돌출 부위가 짧아져 체열 보존에 유리하다는 원리입니다. 이와는 반대로 더운 지방, 특히 열대 지방에 사는 사람들은 키가 더 크고 팔다리가 길며, 몸 전체가 마르고 체표면적이 넓은 편입니다. 이렇게 팔다리가 길고 가늘수록 체열 방출에 유리하므로, 고온 다습한 환경에서 체온 조절을 효율적으로 할 수 있습니다. 예를 들어, 아프리카의 마사이족처럼 더운 기후에서 살아온 민족은 평균적으로 키가 크고 팔다리가 길고, 북극 지방의 이누이트족은 체구가 작고 단단하며 몸에 지방이 많은 편입니다. 이러한 특징들은 유전적으로도 어느 정도 고정되어 있지만, 현대에는 영양 상태, 생활환경, 운동 습관 등의 후천적인 요소들이 크게 작용하고 있어 과거처럼 뚜렷한 지역적 차이가 점점 줄어드는 추세이기도 합니다. 그러나 생물학적으로 보면 기후와 체형 사이에는 분명한 연관이 존재하며, 이는 인간이 환경에 적응하며 진화해온 자연스러운 결과라고 할 수 있겠습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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유전자 편집 기술이나 약물로 미용적인 목적으로 사용할수있나요
안녕하세요.유전자 편집 기술이나 약물을 미용적인 목적으로 사용하는 것은 현재 과학적으로 이론적으로는 가능한 부분이 있지만, 실제로 병원에서 일반인이 미용을 위해 받을 수 있는 수준은 아닙니다. 유전자 편집 기술 중 대표적인 CRISPR-Cas9 같은 방식은 특정 유전자를 제거하거나 수정하는 데 사용될 수 있으며, 이론적으로는 피부 탄력, 색소 침착, 노화 관련 유전자 혹은 얼굴 크기와 관련된 유전자 등을 조절할 수 있는 가능성이 있습니다. 하지만 현재 이 기술은 주로 심각한 유전 질환 치료나 질병 연구에 국한되어 있으며, 사람의 외모를 바꾸기 위한 목적의 유전자 편집은 윤리적, 법적, 안전성 문제로 인해 제한되고 있습니다. 약물의 경우도 마찬가지로, 특정 유전자 발현을 조절하는 경구약이나 주사제가 개발되고는 있지만, 대부분은 암이나 자가면역 질환 등의 치료를 목적으로 사용되고 있습니다. 피부에 직접적인 효과를 주는 약물은 일부 존재하지만, 유전자를 바꾸는 것이 아니라 유전자 발현에 영향을 주거나 피부 상태를 개선하는 수준에 머물러 있습니다. 예를 들어, 멜라닌 생성을 억제하거나 콜라겐 생성을 촉진하는 약물 또는 성분이 화장품에 들어가기는 하지만, 이는 유전자 자체를 바꾸는 것이 아닙니다. 결론적으로, 현재 유전자 편집이나 약물을 이용한 외모 개선은 과학적 가능성은 존재하지만 실제 의료현장에서 미용 목적만으로 제공되지는 않고, 연구 단계 혹은 엄격한 규제를 받는 의료 영역에 한정되어 있습니다. 향후 기술이 더 발전하고 윤리적 논의가 정리된다면 제한적으로 활용될 수 있겠지만, 아직은 현실적으로 일반인이 병원에서 미용을 위한 유전자 치료를 받는 것은 어렵다고 볼 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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감염병 바이러스는 극복가능하다. 찬성
안녕하세요.감염병 바이러스는 극복 가능하다는 주장에는 과학적으로 타당한 근거가 여러 가지 있습니다. 첫째, 백신과 치료제의 발전은 감염병 극복의 핵심적인 과학적 성과입니다. 인류는 천연두, 소아마비, 홍역 등의 바이러스를 백신을 통해 효과적으로 통제하거나 퇴치해 왔습니다. 둘째, 유전자 분석 기술과 병원체 감시 시스템의 발달로 바이러스의 변이를 신속하게 추적하고 대응할 수 있게 되었습니다. 코로나19 사태에서 mRNA 백신이 빠르게 개발된 것도 이러한 기술 덕분입니다. 셋째, 세계 각국의 공중보건 시스템과 국제 협력은 감염병의 확산을 통제하는 데 중요한 역할을 합니다. WHO를 비롯한 국제기구들은 빠른 정보 공유와 백신 공급 조율을 통해 글로벌 대응 역량을 키우고 있습니다. 마지막으로, 인공 지능과 빅데이터 분석 기술은 감염병의 예측과 대응을 더욱 정교하게 만들고 있으며, 미래의 감염병 유행을 사전에 막는 데에도 큰 도움을 주고 있습니다. 이러한 과학적 발전은 감염병 바이러스를 단지 피하거나 두려워하는 대상이 아닌, 적극적으로 극복 가능한 위협으로 바꾸고 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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유전자 편집은 태어난 후에는 못받나요
안녕하세요.유전자 편집이란 특정 유전자의 서열을 변경하는 유전 공학 기술로, 유전자 편집 기술은 생명체의 유전체에서 특정 DNA를 삽입, 삭제, 변형 및 치환하는 것을 의미하는데요, 유전자 편집 기술은 유전성 질환 치료, 동식물 품종 개량 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 유전자 편집은 현재 기술로도 어느 정도 가능하지만, 이미 태어난 사람에게 적용하는 데에는 여러 가지 기술적, 윤리적 한계가 있습니다. 기본적으로 유전자 편집은 수정란 단계에서 이루어질 때 가장 효과적이며, 이 경우에는 수정란이 자라면서 편집된 유전자가 전신의 모든 세포에 반영됩니다. 반면, 이미 태어난 사람의 경우에는 수조 개에 달하는 세포 하나하나에 유전자를 일일이 바꾸는 것이 현실적으로 불가능하며, 특히 신체 외모와 관련된 유전자는 복잡하게 여러 유전자가 관여하고 있어 더욱 어렵습니다. 최근에는 CRISPR 같은 유전자 가위 기술이 발전하면서 일부 혈액세포나 간세포 등 특정 조직에 한정된 유전자 치료가 시도되고 있지만, 이는 주로 질병 치료를 위한 목적이지 미용적인 외모 개선에는 적용되지 않습니다. 따라서 외모를 바꾸는 데 있어 현재 가능한 방법은 말씀하신 것처럼 성형수술, 피부과 시술, 운동을 통한 체형 관리, 자세 교정, 화장, 패션, 헤어스타일 변화 등이 실질적인 수단입니다. 이런 방법들은 표현형(겉으로 드러나는 특성)을 일시적 또는 반영구적으로 바꾸는 것이며, 유전자 자체를 바꾸는 것은 아닙니다. 요약하자면, 유전자 편집 기술은 앞으로 가능성이 열려 있는 분야지만, 이미 태어난 사람에게 적용해 외모를 바꾸는 일은 현재로선 기술적 한계와 윤리적 고려로 인해 거의 불가능에 가깝고, 현실적인 외모 개선 방법은 외부적인 수단들에 의해 이루어진다고 할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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겨울잠을 자는 동물들은 임신 기간을 피해서 겨울잠을 자는 걸까요?
안녕하세요.겨울잠을 자는 동물들은 일반적으로 임신 기간과 겨울잠 시기를 생리적으로 조절하여 겹치지 않도록 진화해 왔습니다. 대부분의 동물들은 번식 시기를 계절에 맞추어 조절하며, 새끼가 태어났을 때 생존에 유리한 계절인 봄이나 여름에 맞춰 임신과 출산이 이루어지도록 합니다. 예를 들어 곰과 같은 일부 포유류는 가을에 교미를 하지만, 수정란은 곧바로 착상되지 않고 지연 착상(delayed implantation)이라는 과정을 거쳐 임신 기간이 조절됩니다. 이로 인해 새끼는 겨울잠 중에 태어나기도 하며, 어미는 겨울잠 중에도 제한적으로 대사와 체온을 조절하여 새끼를 출산하고 보호할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 그러나 대부분의 동물은 겨울잠이 끝난 후 활동적인 시기에 임신과 출산을 하며, 이는 새끼가 먹이를 쉽게 구할 수 있는 계절에 성장하도록 하기 위함입니다. 따라서 겨울잠을 자는 동물들은 본능적으로 번식 시기를 조절하여, 임신 기간이 혹독한 겨울철과 겹치지 않거나, 생존에 영향을 받지 않도록 정교하게 진화해 온 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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운동을 하면 근육이 커지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.운동을 하면 근육이 커지는 이유는 근육세포가 외부 자극에 반응하여 손상된 부분을 회복하고 더 강하고 굵게 재구성하는 생리학적 과정 때문이라고 볼 수 있습니다. 특히 웨이트 트레이닝과 같은 무산소 운동은 근육 섬유에 미세한 손상을 일으키는데, 이 손상은 인체가 '스트레스'로 인식하게 됩니다. 이때 체내에서는 단백질 합성을 통해 손상된 근섬유를 복구하면서 이전보다 더 두껍고 강한 상태로 만들어내는 근비대(hypertrophy) 과정이 일어납니다. 이 과정에는 위성세포(satellite cells)라는 근육 주변의 줄기세포가 중요한 역할을 합니다. 운동으로 인해 근육 섬유에 손상이 생기면 위성세포가 활성화되어 손상 부위에 융합되며 새로운 핵을 형성합니다. 이로 인해 근세포의 단백질 합성 능력이 증가하면서 근육이 점차 커지는 것입니다. 단백질 합성은 특히 운동 후 회복기에 활발하게 일어나며, 이때 충분한 영양 공급이 있어야 효과적으로 이루어집니다. 운동 직후 단백질을 섭취하는 것이 중요한 이유도 여기에 있습니다. 단백질을 구성하는 아미노산은 근육 회복과 성장의 기본 재료가 되며, 특히 운동 직후에는 인체가 영양소를 빠르게 흡수하고 이용할 수 있는 상태(‘동화 상태’)이기 때문에, 이 시점에 단백질을 섭취하면 손상된 근육을 더 빠르게 재생하고 근손실을 방지하는 데 도움이 됩니다. 따라서, 운동을 통해 근육이 커지는 것은 단순히 운동 자체만의 결과가 아니라, 미세 손상 → 위성세포 반응 → 단백질 합성 → 근육 회복 및 성장이라는 체계적인 생물학적 경로를 통해 이루어지며, 단백질 섭취는 이 과정을 뒷받침해 주는 중요한 요소입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.24
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