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문어는 어떻게 외부의 색깔을 인지 하나요?
안녕하세요. 문어는 '바다의 카멜레온'이라고 불릴 만큼 피부색을 잘 바꾸는 것으로 유명한데요, 특히 주위 사물과 온도를 인식해 주변과 거의 비슷하게 몸의 색을 바꿔 위장할 수 있습니다. 문어가 자유자재로 몸 색깔을 바꿀 수 있는 비밀은 바로 피부 세포에 분포된 흑과 적, 황색의 작은 색소 주머니 때문인데요, 근육 섬유와 연결된 색소 주머니는 근육이 수축하면 반대로 커지면서 주변의 피부를 주머니 속의 색소와 같은 색깔을 띠게 합니다. 반면 근육이 이완되면 주머니는 다시 축소되며 색깔은 사라지게 되는 것입니다. 과학자들은 이런 문어의 보호색 원리를 연구해 신물질을 개발하기도 했는데요, 2003년 일본 후지 제록스사의 료지로 아카시 박사 연구팀은 재료공학 전문지인 '어드밴스트 머티리얼스'에 니팜(NIPAM)이라는 고분자물질로 오징어나 문어의 피부에 있는 것과 같은 수축성 색소 주머니를 만들었다고 발표했습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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괴사성은 죽을수도 있는 병인가요??
안녕하세요. 괴사성 연조직염과 괴사성 근막염을 포함한 괴사성 피부 감염은 심각한 형태의 연조직염인데요, 이러한 감염은 감염된 피부와 조직의 사멸을 유발할 수 있습니다. 감염된 피부는 붉고 만지면 온기가 느껴지며 붓고 피부 아래에는 기포가 형성될 수 있으며, 대체로 극심한 통증을 경험하고, 몹시 아파하며 고열이 발생합니다. 죽은 피부와 조직을 제거하는 치료가 실시되며 때때로 광범위한 수술과 항생제 정맥 투여가 필요한 경우도 있습니다. 대부분의 피부 감염으로 피부와 인근 조직이 괴사되는 것은 아닙니다. 그러나 경우에 따라 세균 감염에 의해 감염된 부위의 작은 혈관에 혈전이 생길 수 있습니다. 이 혈전을 통해 해당 혈관과 인접한 조직은 혈액이 부족하여 괴사하게 됩니다. 일부 괴사성 피부 감염은 근육을 덮는 결합 조직(근막)의 표면을 따라 피부 깊숙이 확산되고, 이를 괴사성 근막염이라고 합니다. 괴사성 피부 감염 중 피부의 바깥층으로 확산되는 다른 감염은 괴사성 연조직염이라고 합니다. 일부 경우 괴사성 피부 감염은 자창이나 열상에서 시작되며, 특히 흙과 지저분한 것에 오염된 상처에서 시작됩니다. 세균에서 분비된 독소와 감염에 대한 인체 반응으로 혈압이 떨어질 수 있는데요, 패혈성 쇼크 현상이 나타나는 환자도 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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생물학에서 말하는 삼투현상은 무엇일까요?
안녕하세요. "삼투현상"이란 반투과성 막을 통해 저농도 용액에서 고농도 용액으로 용매가 이동하는 현상을 말합니다. 이 과정은 농도 차이를 평형 상태로 맞추려는 자연스러운 움직임에 의해 발생합니다. 삼투현상을 이해하기 위해서는 반투과성 막의 역할이 핵심입니다. 반투과성 막은 작은 분자(물 등)는 통과시킬 수 있지만, 큰 분자나 이온 같은 것은 통과시키지 못하는 막입니다. 예를 들어, 세포막이 바로 반투과성 막의 역할을 합니다. 세포 안팎의 농도 차이에 따라 세포 안으로 물이 들어가거나 세포 밖으로 나가게 되는 것이 삼투현상입니다. 삼투현상을 이해하기 쉬운 예시로는 '김장'을 할 때 배추를 소금물에 절이는 과정을 생각해볼 수 있습니다. 배추를 소금물에 담그면 안과 밖의 농도 균형을 위해 배추 안의 물이 밖으로 빠져나오면서 배추의 숨이 죽고 내부 농도가 높아지는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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활성산소라는 게 구체적으로 어떤 건지 궁금합니다
안녕하세요. 산소는 0₂, 즉 원자가 2개인 상태로 존재하는 것이 정상이지만 물을 이온화해서 얻는 산소는 산소원자가 1개인 불완전한 원자구조를 갖고 있는데요, 이처럼 불완전한 원자구조를 가진 산소가 바로 활성산소입니다. 우리 몸의 배기가스라고 알려져 있는 활성산소는 섭취한 음식물이 소화되고 에너지를 만들어 내는 과정이나, 우리 몸 안에 들어온 세균이나 바이러스를 없애는 과정에서 만들어지는데요, 몸 안으로 들어간 각종 영양소들은 산소와 결합할 때만 에너지로 바뀌는데, 이때 만들어지는 부산물이 바로 활성산소라고 보시면 됩니다. 불완전한 구조의 활성산소들은 한 개만으로는 있을 수 없으므로 몸속의 다른 것들과 결합해 짝을 이루려는 특징이 있는데요, 이들이 세포 속의 핵산과 결합하면 핵산이 산화돼 변질되거나 죽어버립니다. 활성산소가 위험한 이유는 무엇보다 즉각적으로든 장기적으로든 우리 몸에 손상을 입히기 때문인데요, 활성산소가 몸속에서 강력하게 산화작용을 하면 세포와 단백질, DNA가 손상되어 세포 구조나 기능 신호 전달 체계에 이상이 발생하게 됩니다. 또한 체내 유전자에 상처를 내고 지방분을 산화해 산화콜레스테롤을 만들며 암, 당뇨, 심장질환, 고혈압 등 각종 성인병을 불러일으킬 뿐 아니라 노화를 촉진하는 원인이 되는데요, 활성산소가 많이 발생할수록 세포의 변성과 손상이 커지면서 결국 질병이 생기게 되는 것입니다. 체내에 들어온 세균이나 바이러스 등 유해 성분을 파괴해 우리 몸을 지키는 것이 활성산소의 본래 역할이지만 활성산소의 양이 지나치게 증가하면 오히려 인체를 공격하는 물질이 되고 마는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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물집의 물은 어떤 성분인지 알고 싶습니다
안녕하세요.물집은 수포라고도 불리며 지속적인 자극으로 인해 피부에 공간이 생기게 되면 이 안에 림프액이 차게 되어 물집이 생기게 되며 심할 경우 피가 섞이는 혈포가 생성될 수 있습니다. 물집은 화상, 자극 등 특정한 손상에 대한 반응으로 발생하는 것이 가장 일반적이며, 보통 피부의 가장 바깥층에만 나타나는데요, 이때 액체 성분은 손상된 조직에서 스며 나온 수분과 단백질의 혼합물이라고 볼 수 있습니다. 즉, 피부의 세포 사이나 세포 안에 단백질 성분의 묽은 액체가 고여 반구 모양으로 솟아오른 것이라고 생각하시면 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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인대와 같이 신체 부위는 원래 한번 다치면 회복하기 어려운 건가요?
안녕하세요. 뼈와 뼈를 연결하는 인대, 뼈와 근육을 연결해 관절이 움직이게 돕는 힘줄은 한 번 손상이 되면 잘 낫지 않습니다. 인대는 외상으로 인해 늘어지거나 끊어진 경우가 많고, 힘줄은 근육에 붙어 지속적으로 움직이면서 과사용으로 인한 마찰·마모가 되는 경우가 많은데요, 고령 인구가 늘고, 스포츠 활동을 하는 사람이 많아지면서 인대·힘줄 질환이 늘고 있습니다. 이때 인대·힘줄은 해부학적으로 조직에 혈관이 별로 없어 혈액을 통해 재생인자 공급이 잘 안 되면서 한 번 다치면 회복이 잘 되지 않는데요, 혈액 공급이 잘되는 근육은 손상되면 회복 기간이 최소 4주지만, 인대·힘줄은 회복 기간이 최소 12주나 됩니다. 한 번 손상되면 기능이 100% 회복되지 않는 것도 문제인데요, 인대가 끊어져서 수술을 하면 인대를 잡아당겼을 때 버티는 능력인 인장강도가 원래의 70~80% 밖에 안되는데, 인대와 힘줄이 강한 힘을 버틸 수 있도록 완전히 회복될 때까지 치료와 재활의 과정을 거쳐야 하는데, 통증이 줄어들고 운동 범위가 호전이 되면 많은 사람들이 치료를 멈추기 때문에 통증이 없어져도 미세한 손상이 남아있고, 다친 기간 동안 움직이지 못해 근육이 약해져 있는 상태에서 과도하게 움직이면 재발이 반복되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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혈색소가 있어서 혈액은 적색을 나타낸다는데
안녕하세요. 네, 맞습니다. 혈액이란 혈관 속을 흐르는 액체 성분이며, 구성 성분으로는 액체 성분인 혈장과 고형 성분인 혈구로 나누어집니다. 혈액에서 혈구가 차지하는 부피는 약 55% 정도 되는데, 이중에서 적혈구가 가장 많은 비율을 차지하고 있습니다. 이때 산소를 운반하는 역할을 하는 적혈구의 내부에는 '헤모글로빈'이라고 불리는 혈색소가 많이 들어있는데요, 헤모글로빈이란 알파 글로빈 2개와 베타 글로빈 2개로 이루어진 4차구조 단백질을 말합니다. 이때 헤모글로빈 단백질은 철 원자를 포함하고 있는데, 이 철이 산소와 결합하여 산화될 경우 붉은색을 나타내기 때문에 적혈구가 많은 비중을 차지하고 있는 혈액 역시 붉은색으로 보이게 되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.19
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클라인펠터 증후군은 어떤 특징을 가지고 있는 증후군인가요?
안녕하세요. "클라인펠터증후군(Klinefelters syndrome)"이란 남성에서 가장 흔한 성염색체이상 증후군으로 정상적인 남성 염색체 46, XY에 X 염색체가 추가되어 생기는 질환입니다. 남성 생식샘저하증(hypogonadism)의 가장 흔한 원인으로 남성 불임의 원인 중 하나입니다. 1942년 클라인펠터(Klinefelter)가 처음 기술하였고, 그 후 1959년에 이 질환의 유발 원인이 성염색체 이상이라는 점이 밝혀졌습니다. 47, XXY의 핵형이며, X염색체가 하나 이상인 성염색체 이상 질환입니다. 클라인펠터 증후군은 남아 650명당 1명꼴의 빈도로 비교적 흔하게 발생합니다. 클라인펠터 증후군의 원인은 47, XXY 핵형의 성염색체 이상입니다. 47, XXY 핵형의 모자이크 유무에 따라 두 가지로 분류할 수 있습니다. 우선 비모자이크형의 경우, 클라인펠터 증후군의 80%~85%는 47,XXY 핵형을 가지고 있습니다. 그 원인은 부모의 생식세포 감수 분열시 성염색체가 비분리된 것입니다. 아버지보다 어머니에게서 유전된 경우가 56%로 약간 더 많습니다. 다음으로 모자이크형의 경우 나머지 약 15% 정도는 46,XY/47,XXY, 46,XX/47,XXY, 46,XX/46,XY/47,XXY, 46,XY/48,XXXY 등의 다양한 모자이크형이 존재합니다. 신체 일부 세포는 정상 핵형을 가지고 있으므로 비모자이크형보다 임상적 소견이 경미한 편입니다. 클라인펠터 증후군의 증상은 지능, 성장, 성선 기능 등에서 나타납니다. 클라인펠터 증후군은 사춘기 이후에 관찰되는 신체적 이상 소견을 통해 진단할 수 있습니다. 세포 유전학적 검사를 통해서 말초 혈액 염색체 검사를 시행하여 47, XXY 핵형을 확인합니다.
학문 / 생물·생명
24.10.17
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근친혼을 계속하면 왜 유전병이 점점 심해지나요? 또한 근친혼으로 인한 유전병이 상염색체 열성 질병인 것으로 알고있는데 조상이 우성형질을 이형집합으로 가졌을 때에는?
안녕하세요. 근친혼이 반복되면 유전병이 심해지는 이유는 유전적 다양성이 감소하고, 상염색체 열성 질병이 나타날 가능성이 높아지기 때문입니다. 상염색체 열성 질병은 특정 유전자가 열성 형질로 작동할 때 발생합니다. 즉, 해당 질병을 발현하려면 두 개의 열성 대립유전자를 가져야 합니다. 대부분의 사람들은 한 쌍의 유전자 중 하나는 열성이고 하나는 우성인 이형접합체인 경우가 많으며, 이때 우성 유전자가 열성 유전자의 발현을 억제하기 때문에 질병이 나타나지 않습니다. 그러나 근친혼이 반복되면, 유사한 유전자를 가진 사람들이 결혼하게 될 가능성이 커집니다. 근친혼의 결과로 부모가 같은 열성 대립유전자를 자녀에게 전달할 확률이 증가하게 됩니다. 이렇게 두 개의 열성 대립유전자가 자녀에게 전달되면, 상염색체 열성 질병이 발현될 가능성이 크게 높아지죠. 즉, 근친혼을 반복할 수록 유전적 다양성이 감소합니다. 이는 유전적 변이가 적어진다는 것을 의미하며, 개체군 전체가 환경 변화나 질병에 취약해질 수 있습니다. 열성 유전자를 두 개씩 물려받을 가능성이 증가합니다. 이로 인해 잠재적으로 열성 질병이 발현될 확률이 높아집니다. 이러한 과정이 반복되면서 특정 질병을 일으키는 열성 유전자가 집중되어 다음 세대로 전달될 확률이 더욱 높아져, 질병의 심각도와 발병률이 증가할 수 있습니다. 조상이 우성 형질을 이형접합으로 가졌을 경우에도 근친혼에서 문제가 발생할 수 있습니다. 이때는 상염색체 우성 질병이 문제가 될 수 있는데, 우성 질병은 한 개의 우성 대립유전자만 있어도 발병할 수 있기 때문입니다. 만약 조상 중 한 명이 상염색체 우성 질병을 이형접합으로 가진다면 후손은 우성 대립유전자를 하나만 물려받아도 질병이 발현됩니다. 또한, 근친혼을 통해 같은 유전적 조합이 반복되면 해당 우성 유전자가 지속적으로 후손에게 전달될 가능성이 높아지며, 질병이 세대에 걸쳐 발현될 확률이 커집니다.
학문 / 생물·생명
24.10.17
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생태학적으로 생물이 다양하게 많이 있는것이 좋은가요?
안녕하세요. 네, 생물다양성은 생태학적으로 중요하다고 볼 수 있습니다. 물다양성이 생태학적으로 중요한 이유는 매우 다양하지만, 기본적으로 생물다양성이 높을수록 생태계의 안정성과 회복력이 증가한다는 것이 과학적으로 입증되어 있습니다. 적당한 수의 생물이 꾸준히 유지되는 것 역시 중요하지만, 생물다양성이 높을 때 생태계가 더 건강하고 탄력적이라는 점에서 생물다양성이 풍부한 것이 더 유리합니다. 다양한 생물이 함께 존재하면 생태계는 외부 충격(예: 기후 변화, 질병, 인간의 개입 등)에 더 잘 적응하고 복구할 수 있습니다. 특정 종이 멸종되거나 개체수가 급격히 줄어들더라도 다른 종들이 그 역할을 어느 정도 대신할 수 있기 때문에, 생태계 전체의 기능이 유지되기 쉽습니다. 반면, 생물 다양성이 낮은 생태계는 특정 종이 사라지면 생태계 전체가 불안정해질 수 있습니다. 다양한 생물들은 먹이사슬, 기생 관계, 공생 관계 등을 통해 서로 밀접하게 연결되어 있습니다. 예를 들어, 식물이 다양한 곤충, 새, 포유류와 상호작용하면서 수분이 이루어지고 씨앗이 퍼지는 과정은 그 자체로 생태계의 지속 가능성을 높입니다. 생물의 다양성이 높으면 상호작용이 복잡해지면서 생태계의 다양한 기능이 강화됩니다. 생태계는 인간을 포함한 모든 생물에게 필수적인 서비스를 제공합니다. 예를 들어, 물 정화, 대기 정화, 기후 조절, 토양 형성 등은 생태계가 제공하는 중요한 서비스들입니다. 이러한 서비스는 다양한 생물들의 활동과 상호작용을 통해 유지되기 때문에, 생물다양성이 높을수록 생태계 서비스의 품질과 양도 증가하게 됩니다. 생물다양성은 단순히 종의 수뿐만 아니라 각 종의 유전적 다양성도 포함합니다. 유전적 다양성은 각 종이 환경 변화에 적응할 수 있는 능력을 증가시킵니다. 기후 변화나 새로운 질병이 발생할 때 유전적으로 다양한 종은 더 잘 살아남을 수 있습니다. 반면, 유전적 다양성이 낮으면 전체 개체군이 급격하게 줄어들 가능성이 큽니다.
학문 / 생물·생명
24.10.17
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