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대머리 독수리는 왜 유독 정수리에 털이 없는 걸까요?
안녕하세요. 대머리 독수리가 대머리인 이유에 대해서 진화론의 창시자인 생물학자 찰스 다윈은 대머리독수리의 머리가 벗겨진 것은 세포 감염을 막기 위해 진화된 결과라고 주장한 바 있습니다. 대머리독수리는 주로 죽은 동물의 고기를 먹이로 삼는데요, 보통은 죽은 동물의 몸속에 머리를 박고 고기를 섭취하는데 이때 머리 깃털에 세균이 달라붙어 감염될 가능성이 높습니다. 하지만 머리에 깃털이 없으면 세균 감염의 가능성이 작으므로 자연스럽게 깃털이 없어져 대머리로 진화했다는 것이 찰스 다윈의 논리입니다. 하지만 찰스 다윈의 주장과 달리, 체온 조절을 쉽게 하기 위해 대머리독수리의 머리가 벗어지게 되었다는 학설도 있는데요, 벗어진 머리를 통해 열을 내보내 체온이 올라가는 것을 막아준다는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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무척추동물도 자율신경계가 있나요?
안녕하세요. 물벼룩이 카페인을 섭취했을 때 심장 박동이 빨라지는 이유는 사람과 정확히 같은 원리는 아니지만, 유사한 기작이 작용하기 때문입니다. 인간은 자율신경계(교감신경과 부교감신경)를 통해 심박수를 조절합니다. 카페인은 아데노신(Adenosine) 수용체를 차단하여 교감신경을 활성화하고, 아드레날린(Adrenaline) 분비를 촉진하는데요, 이로 인해 심장 박동이 빨라지고 혈압이 올라가는 반응이 나타납니다. 물벼룩은 척추동물처럼 자율신경계(교감·부교감신경계)가 없습니다만, 심장 박동을 조절하는 신경전달물질과 이온 채널이 존재하며, 카페인이 이에 영향을 미칩니다. 신경전달물질 작용 방식을 살피면 다음과 같습니다. 우선 물벼룩의 신경계는 단순하지만, 신경전달물질(예: 도파민, 세로토닌, 노르에피네프린 등)이 심장 박동에 영향을 줄 수 있습니다. 연구에 따르면, 카페인은 사람처럼 아데노신 수용체를 차단하는 효과를 가지고 있으며, 이는 신경전달물질의 불균형을 유발하여 심박수를 증가시킬 수 있습니다. 이때 심장 박동을 조절하는 주요 기작 중 하나는 칼슘 이온(Ca²⁺)의 흐름입니다. 카페인은 세포 내 칼슘 농도를 증가시켜 심근세포가 더 강하게, 더 빠르게 수축하게 만듭니다. 물벼룩의 심장도 칼슘 농도 변화에 따라 박동 속도가 조절되므로, 카페인이 칼슘 이온 흐름을 조절하면서 심박수를 증가시키는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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주사마다 왜 아픈 것도 있고 안 아픈 것도 있는 걸까요?
안녕하세요. 주사는 언제 맞아도 아프고 무섭지만 특히 백신 주사는 더욱 아프게 느껴지곤 하는데요, 그 이유는 다음과 같습니다. 이는 백신의 경우 면역 반응이 일어나면서 해당 부위에 염증이 생기기 때문입니다. 또한 면역 보강제를 함유한 백신의 경우에는 더욱 아픕니다. 일반적으로 주사 시의 통증은 주입하는 주사액이 생리적 pH에 가깝고 전해질의 차이가 생체와 간격이 좁을 수록 통증이 완화됩니다. 그 외에도 천천히 주입할 수록, 바늘의 직경이 작을수록, 빠르게 피부를 뚫을 수록, 주의를 다른 곳으로 돌릴 수록 덜 아픕니다. 약물을 잰 후에 투약하는 바늘을 새로 끼거나 주사 전에 압박을 주는 등의 방법으로도 통증을 경감시킬 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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새들은 어떻게 한쪽 다리로 서서 잘까요?
안녕하세요.새들이 한쪽 다리로 서서 자는 이유는 체온 유지와 근육 구조 때문입니다. 새들은 체온이 높은 온혈동물(항온동물, 평균 40~42°C)이기 때문에 추운 환경에서도 체온을 유지해야 합니다. 새의 다리는 깃털이 없어 열 손실이 쉽게 일어나는 부위인데요, 한쪽 다리를 접고 몸에 밀착시키면 다리에서 빠져나가는 열을 줄일 수 있습니다. 특히 겨울철이나 찬 바람이 부는 환경에서는 이 행동이 더욱 중요합니다. 예를 들어서 플라밍고, 왜가리, 갈매기 같은 물가에 사는 새들은 차가운 물에서 체온 손실을 막기 위해 자주 한쪽 다리를 접고 섭니다. 또한 새가 한쪽 다리를 접으면 다리 근육과 힘줄이 자연스럽게 고정되어 별다른 힘을 들이지 않아도 균형을 유지할 수 있습니다. 즉, 의식적으로 힘을 줄 필요 없이 기계적으로 다리를 잠가서 편하게 설 수 있습니다. 이 메커니즘 덕분에 한쪽 다리로도 균형을 잡는 것이 어렵지 않습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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늑대는 왜 밤에 하늘을 보며 울부짖을까요?
안녕하세요. 늑대의 울부짖음은 초원에서는 10㎞ 밖까지 전달됩니다. 주로 이웃 무리에게 자신의 무리를 알리고, 멀리 사냥 나간 동료와의 의사소통을 위해 사용됩니다. 늑대의 울음에는 무리 내 개체 수, 결속력 등 많은 정보가 담겨 있습니다. 철저한 무리 생활을 하는 늑대의 특성상, 홀로 남은 늑대는 다른 무리에게 공격당할 여지가 있기 때문에 울음에 답하기보다 침묵을 택하게 됩니다. 늑대들은 해 질 무렵 그리고 해 뜰 무렵, 무리를 과시하듯 단체로 특유의 울음소리(하울링·Howling)를 내는데요, 늑대는 무리 생활을 하며, 고도로 체계화된 사회생활을 하는 것으로 유명합니다. 주로 암·수 우두머리를 중심으로 약 6~10마리로 무리를 이뤄 생활하는데, 부모 늑대와 그 새끼들로 이뤄진 경우가 많습니다. 한 가족이 무리를 이루다 보니 서로 강한 유대감을 형성하며 끈끈한 결속력으로 사회적 관계를 맺습니다. 이런 늑대들이 상호작용하는 방법의 하나가 바로 울부짖음인 것입니다. 늑대가 울부짖은 이유는 크게 세 가지로 설명할 수 있는데요 첫째, 영역동물인 늑대가 자신의 영역을 이웃 무리에게 알리고 침범하지 못하도록 경계하는 의미에서 운다는 것입니다. 둘째로는 멀리 사냥 나간 동료와의 의사소통을 위해 울고요. 세 번째 이유는 무리 내 감정 교류라는 ‘사회적 목적’을 띤다고 합니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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문어는 왜 심장이 세 개인지 궁금합니다
안녕하세요. 말씀하신 것처럼 문어는 무려 3개의 심장을 가진 동물입니다. 셋 중 하나는 몸통에 산소를 공급하고, 나머지 둘은 아가미나 다리에 피를 순환시켜줍니다. 특히 피를 순환해주는 심장은 평소에는 열심히 뛰지만, 수영을 할 때는 멈춘다고 합니다. 또한 문어와 비슷하게 생긴 오징어나 갑오징어 모두 3개의 심장을 가지고 있는데요, 세개의 심장 중 가장 큰 심장은 연체동물의 한가운데 있으며, 순환계의 중심 기관입니다. 이 심장에서 온몸에 산소를 공급하지만 아가미에는 보내지 않으며, 심장근육도 가장 잘 발달이 되어 있습니다. 다른 두개의 심장은 보조심장으로 문어의 아가미에 붙어있어 아가미 심장이라고도 불리는데요, 이 보조심장의 기능은 아가미로 피를 보내는 기능을 하며, 상대적으로 작고 특별히 강하지도 않습니다. 문어에게 세개의 심장이 필요한 이유는 포유동물의 심장이 4개의 방으로 구성된 이유와 같은데 저혈압 문제를 해결하기 위한 것입니다. 동물들은 온몸에 혈액을 효율적으로 공급하기 위해서는 충분한 혈압이 필요한데요, 사람에게 저혈압이 발생했을때 너무 빠르게 일어나거나 과도하게 움직이면 어지럽고 간혹 실신하기도 합니다. 문어의 아기미는 물에서 산소를 빨아들이며, 산소가 부족한 피를 아가미로 밀어 올리는데요, 아가미에 산소가 채워지면 저혈압이 발생해 혈압을 올릴 또다른 심장이 필요해지는데, 이 심장을 통해서 혈압을 올려 온몸으로 산소를 공급하게 되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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우리 몸에 세균은 몇가지 종류나 있나요?
안녕하세요. 아무리 청결하게 몸을 씻는다 해도 우리 몸을 이루는 세포 수보다 10배 많은 약 100조 마리의 박테리아(세균), 바이러스, 곰팡이 따위가 우리 몸에 터 잡고 살고 있으며, 그 무게를 다 합치면 1~2㎏에 이른다고 합니다. 현재까지 연구결과를 보면, 사람의 몸에서 가장 다양한 종류의 미생물이 사는 곳은 큰창자로 세균 수가 무려 4000종이었습니다. 이어 음식물을 씹는 이에 1300종, 코 속 피부에 900종, 볼 안쪽 피부에 800종, 여성의 질에서 300종의 미생물이 발견되었으며, 연구자들은 사람의 입속에만 적어도 5000종의 미생물이 살고 있을 것으로 추정하고 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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사람은 왜 강이나 바다를 보면 마음이 평안해지나요??
안녕하세요.한강이나 바다처럼 넓은 자연을 보면 마음이 평안해지는 이유는 심리학적, 생물학적 요인 모두와 관련이 있다고 볼 수 있습니다. 인간은 진화 과정에서 넓고 개방된 환경을 선호하도록 발달했습니다. 우선 넓은 공간에서는 포식자를 쉽게 발견할 수 있어 상대적으로 안전하다고 느낍니다. 또한 바다나 강과 같은 물이 있는 곳은 식량(물고기, 식물)과 생존에 필요한 물을 제공하는 중요한 자원이었습니다. 따라서 인간의 뇌는 넓고 탁 트인 풍경을 보면 ‘안전하고 편안한 환경’이라고 인식하여 안정감을 느끼도록 진화했을 가능성이 큽니다. 이외에도 하버드 대학의 생물학자 에드워드 윌슨(Edward O. Wilson)은 인간이 본능적으로 자연과 연결되려는 성향(생물학적 친화성, Biophilia)을 가지고 있다고 주장했습니다. 즉, 자연을 보면 인간의 뇌가 긍정적인 반응을 보이며 스트레스가 줄어든다는 것입니다. 또한 심리학자 스티븐 카플란(Stephen Kaplan)과 레이첼 카플란(Rachel Kaplan)은 자연이 인간의 정신적 피로를 회복시키는 효과가 있다고 밝혔습니다. 바다나 강처럼 넓고 규칙적인 풍경은 뇌의 주의력을 부드럽게 유지시켜 심리적 안정감을 제공하며, 반대로 도시의 복잡한 풍경은 많은 자극을 요구해 정신적 피로를 유발할 수 있습니다. 게다가 바다의 푸른색과 자연의 초록색은 뇌에서 안정감을 주는 반응을 유도합니다. 연구에 따르면, 푸른색은 심박수를 낮추고 긴장을 완화하는 효과가 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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달리기의 왕자 치타는 왜 그렇게 빠를수있을까요?
안녕하세요. 치타는 고양이과로 현존하는 지상에서 가장 빠른 생명체인데요, 시속 100km 대를 달리는 유일한 육상 동물로 최대 120km까지 속력을 낼 수 있습니다. 이와 같이 빠른 속력을 낼 수 있는 현상에 대해 이유를 밝히기 위해 영국 임페리얼 칼리지 런던(ICL) 대학은 미국의 하버드 대학, 퀸즈랜드 대학, 그리고 선샤인 코스트 대학(USC) 연구원들과 공동으로 빨리 달릴 수 있는 근육이 어떻게 작용하는지 조사하는 연구했습니다. 연구의 수석 저자인 ICL의 생명공학 전문가 데이비드 라본트(David Labonte) 교수는 “가장 빠른 동물은 큰 코끼리나 작은 개미가 아니라 치타와 같은 중간 크기 동물”이라고 말했는데요, 연구팀에 따르면 최대 달리기 속도는 단일 요인이 아니라 근육 기능과 관련된 두 가지 요인, 즉 근육 수축 속도와 수축 중 근육 단축(muscle shortening) 정도에 의해 결정되는 것으로 나타났습니다. 공동 저자인 USC의 크리스토퍼 클레멘테(Christofer Clemente) 박사는 “치타 크기의 동물은 이 두 가지 요인을 갖춘 약 50kg으로 물리적 최적 지점에 있다. 그래서 가장 빠르며 시속 100km 이상의 속도를 낼 수 있다”고 설명했습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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새는 왜 알을 낳는건가요 ? 배속에 키우는게 더 안전하지않나요 ?
안녕하세요. 새가 알을 낳는 이유는 진화적인 적응과 생리적인 한계 때문입니다. 많은 동물들은 새끼를 낳는 방식이 서로 다른데, 새는 난생(卵生, 알을 낳는 방식)을 선택했습니다. 이는 다음과 같은 이유 때문입니다. 우선 새는 비행을 해야 하기 때문에 몸을 가볍게 유지하는 것이 매우 중요합니다. 만약 태아를 뱃속에서 키우는 태생(胎生, 포유류처럼 새끼를 직접 낳는 방식)을 선택하면, 임신 기간 동안 몸무게가 크게 증가할 것입니다. 몸이 무거워지면 비행 능력이 떨어지고, 포식자로부터 도망치는 것이 어려워집니다. 따라서 배 속에서 새끼를 키우지 않고, 알을 낳아 둥지에서 부화시키는 것이 더 유리합니다. 포유류는 자궁 속에서 일정한 온도를 유지하며 새끼를 키워야 하기 때문에 많은 에너지가 필요합니다. 반면, 새는 외부 환경(예: 둥지의 햇볕, 부모의 품기 등)을 활용하여 알을 따뜻하게 유지할 수 있습니다. 즉, 알을 낳고 일정 기간 동안 품는 방식이 체온 유지와 에너지 사용 측면에서 효율적입니다. 이외에도 새는 포유류처럼 자궁을 발달시키지 않았기 때문에 태생으로 새끼를 키울 수 없습니다. 조류의 생식 기관은 난소와 난관으로 이루어져 있으며, 정해진 방식(난생)으로만 번식합니다. 또한 새의 몸속에서 알이 일정 시간 동안만 발달한 후, 완전히 키우지 않고 미리 밖으로 낳아야 하는 구조로 진화했습니다.
학문 / 생물·생명
25.01.31
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