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벌집을 짓는 재료는 무엇인가요???
안녕하세요. 벌집의 구성성분 및 원리에 대해서 설명드리겠습니다. 우선 벌의 분비물에서 나온 천연 밀랍은 벌집의 주 성분이며 일벌은 집을 더욱 단단하게 만들기 위해 나무 수액에서 가져온 프로폴리스와 함께 씹어 천연 밀랍과 섞어냅니다. 처음 천연 밀랍의 색은 흰색에 가까운 투명색을 띠고 있지만 프로폴리스와 벌꿀,화분이 함께 섞이면서 노란색을 띠게 됩니다. 또한 영국 카디프대 부샨 카리할루가 박사팀은 벌집의 육각형 구조가 표면장력에 의해 만들어진다는 사실을 밝혀내 네이처에 발표한 바 있는데요, 벌들이 원형모양의 벌집을 만들고 나면 체온을 이용해 밀랍을 가열시킨다. 밀랍의 온도가 45℃에 이르면 말랑말랑한 상태가 되는데, 이 때 다른 공간의 면 3개가 맞닿아 있는 부분에서 표면장력이 작용하면서 육각형 모양으로 변한다는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.20
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추운 겨울에 생물은 어떻게 체온을 유지하나요??
안녕하세요. 추운 겨울에 생물이 체온을 유지하는 방법은 매우 다양하며, 그들의 생리적, 행동적 적응에 따라 달라집니다. 생물들은 자신이 속한 환경에서 생존할 수 있도록 여러 가지 전략을 개발해 왔습니다. 이를 크게 온혈동물과 냉혈동물로 나누어 볼 수 있으며, 그 외에도 특정 생물만이 가진 독특한 적응 방식이 있습니다. 온혈동물, 즉 항온성 동물은 스스로 체온을 일정하게 유지할 수 있는 동물입니다. 인간을 포함한 포유류와 조류가 이에 해당하며, 다음과 같은 방법으로 체온을 유지합니다. 추운 환경에서는 몸의 대사 활동을 증가시켜 에너지를 더 많이 사용함으로써 열을 생산합니다. 예를 들어, 근육을 떨며 열을 발생시키는 "떨림" 반응이 있습니다. 이때 신체는 떨림을 통해 더 많은 열을 만들어 체온을 유지합니다. 온혈동물은 겨울철에 더 두꺼운 털이나 깃털을 가집니다. 이는 공기층을 유지해 외부의 찬 공기로부터 몸을 보호하고, 내부 열이 빠져나가는 것을 막아줍니다. 많은 포유류는 겨울을 앞두고 털갈이를 하여 두꺼운 겨울털을 갖추고, 조류는 깃털을 부풀려 체온을 보존합니다. 지방층은 열을 보존하는 중요한 역할을 합니다. 많은 포유류, 특히 북극곰이나 바다코끼리 같은 극지방 동물들은 피부 아래에 두꺼운 지방층을 형성하여 추운 환경에서도 체온을 유지합니다. 또한 겨울철에 온혈동물들은 에너지를 절약하기 위해 겨울잠(hibernation)에 들어가기도 합니다. 겨울잠 동안 신체 활동과 대사율을 낮추고, 에너지를 최대한 절약하여 극도로 추운 기간을 버텨냅니다. 예를 들어, 곰이나 다람쥐가 겨울잠을 자는 대표적인 동물입니다. 반대로 냉혈동물, 즉 변온성 동물은 체온을 외부 환경에 의존하는 동물입니다. 파충류, 양서류, 어류와 같은 동물들이 여기에 속합니다. 이들은 스스로 체온을 조절할 수 없기 때문에 다양한 방법으로 겨울철 추위에 적응합니다. 많은 파충류와 양서류는 체온을 유지할 수 없기 때문에 겨울철에 활동을 중단하고 동면에 들어갑니다. 동면은 온혈동물의 겨울잠과 유사한데, 이 상태에서는 대사율이 크게 낮아지고 거의 움직이지 않으며 최소한의 에너지만을 소비합니다. 개구리나 뱀은 땅 속이나 물 밑의 진흙 속에 숨어서 동면을 합니다. 이외에도 냉혈동물들은 체온을 직접적으로 조절할 수 없기 때문에 햇볕을 통해 열을 얻습니다. 추운 날에는 햇볕이 드는 장소에서 일광욕을 하여 몸을 따뜻하게 만듭니다. 이는 변온성 동물이 주로 사용하는 중요한 체온 조절 방법입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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생물학의 주된 목적은 어떻게 될까요?
안녕하세요. 생물학은 생명체와 생명 현상을 연구하는 학문으로, 그 대상은 매우 다양하고 폭넓습니다. 생물학이 다루는 주요 연구 대상과 그 목적을 구체적으로 설명하자면 다음과 같습니다. 우선 생명체의 구조적 구성 요소를 연구합니다. 세포, 조직, 기관, 그리고 전체 생명체의 형태와 기능을 연구하며, 이들이 어떻게 상호작용하는지 탐구합니다. 예를 들어, 세포 내의 소기관(핵, 미토콘드리아 등)의 역할이나, 식물과 동물의 해부학적 구조가 어떻게 다른지 등이 포함됩니다. 다음으로 생명체의 기능적 과정, 즉 생리적 메커니즘을 연구합니다. 여기에는 소화, 호흡, 순환, 신경 전달, 면역 반응 등 생명체가 환경과 상호작용하며 생존하는 데 필요한 과정들이 포함됩니다. 이를 통해 생명체가 어떻게 에너지를 생성하고 유지하는지, 어떻게 자극에 반응하고 적응하는지 등을 이해합니다. 생명체의 유전 정보가 어떻게 저장되고 전달되는지에 대해서 연구하기도 합니다. 유전자와 염색체, DNA와 RNA의 구조와 기능을 연구하여 생명체가 어떻게 부모로부터 유전적 특성을 물려받는지, 돌연변이가 생명체에 어떤 영향을 미치는지 등을 이해합니다. 생물학 연구의 주된 목적은 생명체와 그 작용을 이해하고, 이를 통해 인류와 자연에 기여하는 것인데요, 생물학의 가장 기본적인 목적은 생명체가 어떻게 작동하는지를 이해하는 것입니다. 세포, 유전자, 기관계, 생태계 수준에서 생명체의 작용 원리를 파악하고, 이를 통해 자연 세계에서 생명이 유지되는 원리를 밝히는 것이 핵심 목표입니다. 또한 생물학적 지식을 활용하여 질병의 원인과 치료법을 연구합니다. 유전적 질병, 전염병, 암과 같은 질병을 이해하고, 이를 예방하거나 치료할 수 있는 방법을 개발하는 것은 생물학 연구의 중요한 목적 중 하나입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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생물학 분야에서는 어떤걸 전문적으로 연구하나요?
안녕하세요. 생물학 분야에서 생명에 대한 연구는 매우 다양한 세부 분야로 나뉩니다. 각각의 분야는 생명 현상의 특정 측면을 탐구하고 있으며, 이를 통해 생명의 기초 원리를 이해하거나, 이를 인류 복지에 적용하려는 목적을 가지고 있습니다. '분자생물학'은 DNA, RNA, 단백질 등의 분자 수준에서 생명 현상을 연구하는 학문인데요, 전자의 구조와 기능, 단백질 합성 과정, 분자 수준에서 세포 내 정보 전달을 이해합니다. 유전자 편집 기술인 CRISPR도 이 분야에서 다뤄집니다. 다음으로 '세포생물학'은 세포의 구조와 기능을 연구하는 분야인데요, 세포가 어떻게 에너지를 생산하고, 자라며, 분열하는지, 그리고 세포 간 신호 전달 과정과 세포 내 소기관들의 기능을 연구합니다. 암 연구에서 세포의 비정상적인 성장 과정도 다룹니다. '생리학'은 살아 있는 유기체의 신체 기능을 연구하는 학문이며, 호흡, 소화, 순환, 신경 전달, 근육 수축 등 생명체 내에서 발생하는 다양한 생리적 과정을 연구하며, 각 기관 시스템이 어떻게 협력하여 생명 활동을 유지하는지에 대해 탐구합니다. 다음으로 '유전학'은 유전자와 유전 현상을 연구하는 분야이며, 유전자 변형, 유전 정보의 전달과 발현, 돌연변이, 유전적 질병에 대한 연구를 포함합니다. 유전자와 환경 간의 상호작용을 이해하여 질병 예방이나 치료 방법을 찾는 연구도 이루어집니다. '진화생물학'은 생명체가 시간에 따라 어떻게 변화하고 적응하는지 연구하는 학문이며, 자연 선택, 종 분화, 진화적 압력 등이 생명체의 진화에 어떤 영향을 미치는지 연구하며, 인간을 포함한 모든 생명체의 진화 과정을 이해하게 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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벌레들이 불빛을 보면 달라드는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 나방과 초파리 같은 곤충이 불빛 주위에 모여드는 현상에 대해서, 이는 곤충이 불을 향해 날아드는 것이 아니라 인공조명이 곤충의 감각에 혼란을 일으켜 광원 주위를 맴도는 것과 같은 비정상적 행동을 일으키는 것이라는 연구 결과가 나왔습니다. 영국 임페리얼 칼리지 런던(ICL) 새뮤얼 파비안 박사와 미국 플로리다 국제대 야시 손디 박사팀은 과학 저널 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에서 고속 적외선 카메라를 사용해 자연환경과 실험실에 설치한 다양한 조명 조건에서 나방과 잠자리, 초파리, 매매 등 곤충의 3차원 비행을 추적, 분석해 이런 결론을 얻었다고 밝힌 바 있습니다. 불빛 등 인공조명이 날아다니는 곤충을 유인한다는 사실은 로마 제국 기록에 곤충을 잡기 위해 빛을 이용했다는 내용이 있을 정도로 오래 전부터 알려져 있었지만 이 현상의 원인은 아직 명확하게 밝혀지지 않았었습니다. 이를 설명하는 가설로는 곤충이 나뭇잎 틈새로 날아다니는 것처럼 빛이 있는 곳을 탈출구로 여긴다는 것부터 달빛을 비행 방향을 찾는 신호로 사용하는 곤충이 실수로 인공조명에 끌린 것이라는 주장, 곤충이 광원에서 나오는 열에 반응하는 것이라는 가설, 어두움에 적응된 곤충의 눈이 인공조명에 멀어 비정상적 비행을 하게 된다는 것까지 다양합니다. 연구팀은 이 연구에서 실험실에서는 고해상도 모션 캡처 카메라로, 자연환경에서는 스테레오 비디오 촬영 장치를 이용해 다양한 인공조명 조건에서 나방, 잠자리, 초파리, 매미 등 다양한 곤충의 3차원 비행을 재구성하고 분석했는데요, 그 결과 곤충들은 비행할 때 등을 광원 쪽으로 향하는 반응(dorsal light response)을 보이면서 이를 통해 비행경로를 수정하는 것으로 나타났습니다. 이런 반응은 태양이나 달빛 같은 자연 광원 아래에서 곤충이 지평선과 정확히 일치하는 비행경로를 안정적으로 유지할 수 있게 해주는 것으로 알려져 있지만, 연구팀은 그러나 인공조명은 곤충의 비행경로를 불규칙하게 만들고 계속 수정하도록 해 현기증을 유발함으로써 곤충이 인공조명에 이끌리는 것처럼 보이는 행동을 하게 만든다고 설명했습니다. 즉, 곤충이 광원을 향해 날아가거나 광원 주위를 맴도는 것이 아닌데도 광원으로 인한 비정상적인 행동 때문에 그렇게 보인다는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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이공계 과목 중에서 화학과 생물학의 차이점은 어떤건가요?
안녕하세요. 화학과 생물학은 모두 자연과학의 중요한 분야이지만, 연구 대상과 접근 방법에 있어서 차이가 있습니다. 두 과목의 차이점을 이해하기 위해서는 이들이 다루는 주제와 연구하는 방법을 구체적으로 살펴보는 것이 좋습니다. 화학은 물질의 구성, 성질, 반응을 연구하는 학문입니다. 원자와 분자 수준에서 물질이 어떻게 변하고 상호작용하는지에 초점을 맞춥니다. 화학자들은 물질의 화학적 성질, 반응, 에너지 변화를 연구하며, 이 과정에서 새로운 물질을 합성하기도 합니다. 주요 연구 분야로는 유기화학, 무기화학, 물리화학, 분석화학 등이 있습니다. 예를 들어, 화학에서는 물이 수소와 산소로 이루어져 있다는 것, 물질들이 어떻게 결합하여 새로운 화합물을 형성하는지, 화학 반응이 발생할 때 열이 발생하는지 흡수하는지 등을 연구합니다. 생물학은 생명체와 생명 현상을 연구하는 학문입니다. 생명체의 구조, 기능, 유전, 진화, 생태계를 포함한 다양한 생명 현상을 다룹니다. 세포, 유전자, 생리적 과정을 연구하며, 살아 있는 유기체가 어떻게 상호작용하고 진화하는지에 대해 집중합니다. 주요 연구 분야로는 분자생물학, 세포생물학, 생태학, 유전학, 진화생물학 등이 있습니다. 예를 들어, 생물학에서는 세포가 어떻게 분열하고, 생명체가 어떻게 에너지를 얻어 활동하는지, 유전자가 자손에게 어떻게 전달되는지 등을 연구합니다. 또한 화학은 실험을 통해 물질의 변화를 측정하고 분석하는 데 중점을 둡니다. 다양한 화학 반응을 통해 물질의 성질과 반응 경로를 파악하는 실험을 진행합니다. 화학 실험에서는 주로 시험관, 플라스크, 분광기, 크로마토그래피 등의 도구를 사용하여 물질을 분석하고, 정량적으로 측정하는 것이 핵심입니다. 반면에 생물학은 살아 있는 유기체 또는 그 유기체의 부분을 관찰하고 실험을 통해 연구합니다. 세포를 관찰하거나 유전 정보를 분석하는 실험이 주로 이루어집니다. 생물학 실험에서는 현미경, DNA 분석 장비, 배양기 등과 같은 도구가 많이 사용됩니다. 생물학에서는 생명체의 복잡성을 이해하기 위해 실험적 접근뿐만 아니라 관찰 연구와 데이터 분석도 중요합니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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생물학연구원은 하는일이 무엇일까요?
안녕하세요. 생물학연구원은 생명과학의 다양한 분야에서 연구를 수행하는 직업으로, 생물의 구조와 기능, 생명 현상의 기초 원리를 탐구하고 이를 바탕으로 새로운 지식을 창출하는 역할을 합니다. 생물학연구원이 되기 위해서는 대개 생물학이나 생명과학 관련 전공으로 학사 학위를 시작으로, 석사 또는 박사 학위를 취득하는 것이 일반적입니다. 연구를 더 깊이 진행하기 위해서는 대학원 과정에서 특정 세부 분야를 선택해 연구 경험을 쌓는 것이 중요합니다. 연구소, 대학, 또는 관련 산업체에서 인턴십이나 연구 보조 활동을 통해 실험 기술과 연구 방법론을 배우고 실전 경험을 쌓는 것이 필요하며, 학계, 연구소, 정부 기관, 제약회사, 바이오기업 등에서 연구원으로 활동할 수 있습니다. 생명체의 구조, 기능, 유전적 특성, 진화 과정 등 생명 현상에 대한 기초적인 질문을 탐구합니다. 이들은 실험을 통해 생명체가 어떻게 작동하는지, 어떤 원리로 생명 현상이 일어나는지에 대해 연구합니다. 기초 연구 결과를 바탕으로 인간의 건강, 농업, 환경 문제 등을 해결할 수 있는 기술을 개발합니다. 예를 들어, 유전자 편집 기술, 새로운 백신 개발, 농작물의 생산성을 높이는 방법 등을 연구할 수 있습니다. 세부적인 연구 분야로는 분자생물학, 세포생물학, 생태학, 생리학, 유전학 등이 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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노보노디스크의 위비고는 어떻게 살이 빠지나요?
안녕하세요."위고비"는 덴마크 제약사 노보 노디스크가 개발한 비만 치료 주사제인데요, 일론 머스크 테슬라 최고경영자가 체중감량 비법으로 꼽는 등 전 세계에서 ‘기적의 비만약’으로 불리기도 합니다. 하지만 최근 식품의약품안전처(식약처)가 “의료 전문가의 처방에 따라 신중하게 사용해야 한다”고 밝히는 등 오남용·부작용 논란도 제기되고 있습니다. 위고비는 주사제(프리필드펜) 형태로 한 펜당 0.25mg, 0.5mg, 1.0mg, 1.7mg, 2.4mg 5개 용량으로 구성되어 있는데요, 피부 바로 아래 놓는 피하주사로 주로 복부, 허벅지 등에 주 1회 투약하며, 초기에는 가장 적은 용량인 0.25mg으로 시작해 체중 감량에 따라 4주 간격으로 용량을 점차 늘리는 식입니다. 위고비는 식욕을 억제하고 포만감을 오래 유지해 체중을 평균 14.9% 줄여주는 것으로 알려져 있으며, 이는 글루카곤 유사 펩타이드(GLP)-1′ 계열 비만 치료제입니다. 비만 치료제로 쓰이는 GLP-1 유사체가 뇌의 시상하부에 위치한 DMH 신경에 작용해 포만감을 높이는데요, GLP-1은 음식을 먹으면 위·소장에서 분비되는 호르몬입니다. 식사 후 인슐린 분비를 촉진하고, 포만감을 느끼도록 하는데요, 이 치료제가 작용하는 원리에 대해 설명해보자면, GLP-1 비만 치료제 투약 -> GLP-1 약제가 뇌의 시상하부로 이동 -> 시상하부 DMH 신경의 수용체에 결합 -> 배고픔을 느끼게 하는 ARC 신경 억제 -> 음식을 보기만 해도 배부름을 유발하게 하는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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비오는날 회를 먹지말라고 하는이유는
안녕하세요. 비가 내리는 날에는 회를 먹으면 안 된다는 속설이 있는데요, 건강에 나쁘다거나 맛이 없다는 등 가지각색의 이유가 붙습니다. 과거에는 그랬을 수 있습니다. 먼저 비가 많이 오는 계절은 여름인데 날이 더워 식재료가 부패하기 쉬웠으며, 또 유통 및 보관 기술이 발전하지 않아 소비자에게 오기까지 신선도가 유지되기 어려웠습니다. 게다가 비가 오는 장마철엔 어업이 중단돼 오래 보관된 생선으로 회를 뜨는 경우가 많았습니다. 이러한 이유가 맞물려 비 오는 계절엔 생선회를 먹지 말아야 한다는 인식이 생겼을 수 있습니다. 하지만 요즘은 그렇지 않습니다. 냉장유통 기술이 발전하기도 했고 횟감 대부분은 양식으로 조달되는데요, 식중독균 역시 비와는 별 상관이 없습니다. 부경대 식품공학과 조영제 교수가 넙치 살을 식중독균에 옮긴 뒤 겨울철 평균 습도인 40%, 여름철 70%, 비 오는 날 90%에서 각각 배양했더니 세균 수에는 큰 차이가 없었다고 하는데요, 즉 습도가 식중독균 증식에 영향을 끼치지 못한 셈입니다. 물론 주의해야 할 점은 있는데요, 생선회 식중독의 주범인 비브리오균은 생선의 살이나 근육까지 침투하지는 못합니다. 그러나 껍질 및 내장엔 남아있기 때문에 해당 부위는 되도록 생으로 먹지 않는 것이 좋으며, 또 습도 대신 여름철의 높은 기온은 식중독균 증식에 확실히 영향을 끼칠 수 있습니다. 조리도구에 의한 교차오염이 활발히 이뤄지기 때문에 비위생적인 시설에서 다뤄진 생선회는 피하는 게 좋습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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기린의 목이 긴 이유는 무엇인가요??
안녕하세요. 기린을 포함한 대부분의 포유류 동물은 7개의 목뼈를 가지고 있는데요, 이때 기린의 목뼈는 한 개가 25cm가 넘기 때문에 다른 동물보다 목이 긴 것이며, 목이 길어서 높은 나무의 나뭇잎도 먹을 수 있고 적이 다가오는 것을 잘 볼 수 있다는 장점이 있습니다. 다만 긴 키만큼 뇌까지 혈류를 공급하기 위해서 혈압이 높은데 그래서 심장 또한 크다고 알려져 있습니다. 기린의 목이 긴 이유에 대해서는 여러가지 논쟁이 있습니다. 우선 19세기 초 프랑스 박물학자 라마르크는 점점 더 높은 곳의 잎을 따먹느라 기린의 목과 다리가 길어졌다고 설명했는데요, 다윈과 월러스는 획득형질이 유전된다는 라마르크의 주장을 반박해, 긴 목의 기린이 먼저 출현했고 그런 기린은 짧은 기린보다 높은 곳의 잎을 먹을 수 있어 번성하게 됐다고 설명한 바 있습니다. 그런데 다윈 이후에도 기린 논란은 계속되었는데요, 1949년 채프먼 핀처는 다리가 먼저 길어졌고 물을 마시기 위해 어쩔 수 없이 목이 길어졌다는 기발한 가설을 제기했습니다. 그렇지만 현재의 기린 이전에 목이 짧고 다리는 긴 기린이 잘 살았음이 화석 기록으로 증명되면서 이 가설은 의미가 없어졌습니다. 수컷이 경쟁자를 제압하는 무기로 긴 목을 쓰고, 암컷도 목이 긴 수컷을 매력적으로 간주한다는 성 선택 가설도 있는데요, 그러나 이 가설은 암컷이 목이 긴 수컷을 특히 좋아한다는 증거가 없고, 암·수 사이에 목 길이에 큰 차이가 없다는 사실이 약점으로 제기됩니다. 키가 큰 기린이 먹이 획득에 유리하다는 다윈 가설은 가장 큰 수컷에만 해당하지 종 전체에 적용되지 못한다는 약점이 있습니다. 키가 작은 암컷과 어린 기린에게는 그런 이점이 나타나지 않는다는 것입니다. 영국 생물학자 브라운리는 1964년 덥고 건조한 지역의 인종이 키가 크고 마른 데 착안해 기린은 체온조절과 포식자로부터 도망치기 쉽게 목과 다리가 긴 체형으로 진화했다고 주장했습니다. 최근까지도 동물학자와 진화생물학자에게 가장 인기 있는 체온조절 가설의 핵심은 상대적으로 표면적이 큰 길고 마른 체형일수록 열을 쉽게 방출한다는 것입니다.
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24.10.19
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