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가을이면 나뭇잎들의 색이 변하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 가을철이 되면 나무는 월동준비를 위해 나뭇잎을 떨어뜨리는데, 나뭇잎이 떨어지는 원인은 나뭇잎과 가지 사이에 떨켜층이 형성되기 때문입니다. 떨켜층이 형성되기 시작하면 나뭇잎은 뿌리에서 충분한 물을 공급받지 못하나 잎에서는 계속 햇빛을 받아 광합성이 진행됩니다. 이때 생성된 양분은 떨켜층 때문에 줄기로 이동하지 못하고 잎내에 남게 되고 이로 인해 잎내 산성도가 증가하게 됩니다. 이에 엽록소는 파괴되고 대신 엽록소 때문에 보이지 않던 카로틴(Carotene)이나 크산토필(X anthophyll)과 같은 색소가 나타나고 안토시아닌(Anthocyanin)이 생성되어 나뭇잎의 색이 붉게 혹은 노랗게 보이는 것입니다. 또한 낙엽은 앞에서 말했듯이 잎의 잎자루와 가지가 붙어 있는 부분에 떨켜라는 특별한 조직이 생겨나서 잎이 떨어지는 현상입니다. 떨켜는 잎이 떨어진 자리를 죽은 세포인 코르크로 바꿔 수분이 증발해 나가거나 해로운 미생물이 침입해 들어오는 것을 막는 성질을 갖고 있습니다. 보통 생물체는 주위환경의 변화에 대해 반응하는데 이 변화를 감지하고 반응할 때 이를 전달하는 신호 물질이 호르몬인데요, 식물의 호르몬 중 앱시스산은 식물의 겨울나기를 알려주는 호르몬입니다. 이 호르몬은 낙엽이 지는 나무가 겨울에 잠을 자도록 유도하는 것이며, 결국 낙엽은 식물이 온도와 수분 부족에 적응해서 생긴 현상입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.05
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기린은 어떻게 머리 끝까지 피가 올라갈 수 있나요?
안녕하세요.기린은 지구상에서 가장 혈압이 높은 동물인데요, 심장에서 멀리 떨어져있는 뇌까지 혈액을 보내려면 반드시 혈압이 높아야 하며, 따라서 기린의 혈압은 최고 300mmHg에달합니다. 이때 기린은 키가 5m가 넘고, 심장에서 머리까지 3m나 되는데요, 강한 압력으로 심장에서 머리로 혈액을 뿜어주는 것입니다. 평균적으로 기린의 혈압은 160~260mmHg로 사람의 두 배나 되며, 이토록 혈압이 높게 유지되려면 가장 강해야 할 것은 물론 심장입니다. 그래서 심장의 근육도 두껍고 심장 크기 또한 몸의 비율에 비해 큰데요, 11㎏에 달하는 기린의 거대한 심장은 강한 힘으로 펌프 운동을 하고, 뇌로 혈액을 급속히 올려 보냅니다. 또한 기린의 혈관계에는 다른 동물에서 찾아 볼 수 없는 혈압조절계라는 특수조직이 있는데요, 만일 이것이 없다면 기린은 물조차 마시지 못합니다. 목을 숙이면 기린의 머리로 다량의 피가 몰리게 되는데, 특수조직이 조절해 주지 않으면 일시적으로 몰린 피가 뇌의 모세혈관을 전반적으로 파괴시켜 바로 뇌출혈로 사망하게 됩니다. 그래서 기린은 '원더네트(wonder net)' 와 '정맥판'이라는 놀라운 특수혈관조직을 가지고 있으며, 원더네트는 목과 머리 사이에 동맥피와 정맥피가 얽혀있는 모세혈관 다발로 되어있스버다. 이 원더네트는 마치 역의 개찰구처럼 피의 뇌 입·출입을 조절하는데요, 심장에서 오는 동맥피는 이곳을 거쳐야 뇌로 들어갈 수 있습니다. 이곳을 거치는 동안 높은 혈압의 피는 정상적인 혈압으로 완충이 되어 뇌로 들어가게 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.10.05
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은행은 어떻게 암수 나무를 구별하는건가요?
안녕하세요. 은행나무의 경우 암나무와 수나무가 따로 존재하는 암수딴그루이며, 육안으로는 암수를 구분하기가 쉽지 않은데요, 이는 은행나무가 15년 이상 자라 꽃이 피고 열매가 맺힌 다음에야 암수 구분이 가능하기 때문입니다. 이런 불편을 해소하기 위해 지난 2011년, 어린 은행나무의 잎을 이용해 암나무와 수나무를 미리 식별하는 방법이 개발되었는데요, 잎에서 DNA를 뽑아서 수나무에만 존재하는 DNA 조각이 있는지 없는지를 기계를 이용해 대량 증폭한 뒤 (암나무인지 수나무인지) 판정을 내리는 유전자 검사를 이용하여 암수를 구분할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.05
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폐에서는 기체 교환을 어떻게 하는 걸까요?
안녕하세요. 폐의 호흡세기관지와 연결된 작은 주머니 모양으로 많은 수의 모세혈관과 접하여 산소와 이산화탄소의 가스교환을 하는 부분입니다. 폐포는 한 층의 세포로 이루어져 있고 속이 비어있는 작은 주머니 모양으로 합쳐져 포도송이 모양을 하고 있으며, 기관지의 끝인 호흡세기관지에 연결되어 있습니다. 폐포의 겉부분을 한 겹의 모세혈관이 싸고 있는데 폐포벽과 모세혈관이 접하는 표면적은 매우 넓은데요, 넓은 표면적과 얇은 막의 구성은 빠른 시간 안에 다량의 산소와 이산화탄소가 이동하기에 적합한 형태입니다. 각각의 호흡세기관지의 끝에는 폐포가 50~100개가 연결되어 있어 총 3억~5억개의 폐포가 가스교환을 합니다. 이때 폐 속으로 전도되어 들어온 산소가 폐포에서 모세혈관을 통해 온몸으로 나가고, 온몸에서 만들어진 이산화탄소는 다시 모세혈관에서 폐포 속으로 들어와 호흡을 통해 배출되는데요, 폐포에서의 가스교환은 기체가 높은 곳에서 낮은 곳으로 확산의 원리로 이루어집니다.
학문 / 생물·생명
24.10.05
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우리몸에 소화는 어디에서 이루어지는 건가요?
안녕하세요.'소화'란 음식물 속의 영양분이 몸속으로 흡수될 수 있도록 큰 덩어리의 음식물을 잘게 부수는 작용을 말합니다. 이때 소화 기관 및 소화 과정은 입 → 식도 → 위 → 작은창자 → 큰창자로 이어지면서 이루어지는데요, 이외에도 간, 쓸개, 이자, 침샘 등은 소화를 돕는 기관이라고 보시면 됩니다. 분해된 영양소는 대부분 소장에서 몸속으로 흡수되는데요, 소장에는 융털이 있어서 접촉면을 증가시키는데, 수용성 양분인 포도당과 아미노산의 경우에는 모세혈관에서 흡수되며, 지용성 양분의 경우에는 암죽관으로 흡수됩니다.
학문 / 생물·생명
24.10.04
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무조건 반사는 뇌에 전달되기 전에 반응을 하는건가요?
안녕하세요. 네, 맞습니다. 무조건 반사(autonomic reflex)는 태어나면서 선천적으로 가지고 있는 능력으로, 자극에 대해 대뇌의 개입없이 즉각적으로, 매우 빠른 반응이 일어나게 됩니다. 뜨거운 주전자를 만지면 자신도 모르게 손을 움추린다던지, 공포영화를 보는데 무서운 장면이 나오면 순간적으로 소리를 지른다던지, 어디서 갑자기 공이 날아오는 것을 보면 눈을 질끈 감는다던지, 목에 이물질이 걸린 경우 재채기를 한다던지, 눈에 이물질이 들어오면 눈물을 흘린다던지 등등 이렇게 생물의 생존과 직결되어 있는 상황에서 빠르고, 즉각적으로 반응해야 하기에 대뇌가 관여하지 않고, 의식적으로 제어할 수 없습니다. 예를 들어보자면 '무릎을 굽힌 상태에서 건망치로 무릎의 힘줄을 친다 → 대퇴근의 길이가 늘어나며 근방추 흥분 → 근방추와 연결된 감각신경을 통해 자극이 척수로 전달 → 척수에서 대퇴근을 수축하라는 명령신호 보냄 → 신호는 운동신경을 통해 대퇴근(반응기)에 전달 → 대퇴근이 수축하며 무릎을 편다'와 같은 경로가 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.04
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소화된영양소는 어디에서 흡수를 하게 되나요?
안녕하세요. 영양소는 최종적으로 소장에서 주로 흡수가 진행됩니다. 3대 영양소인 단백질·탄수화물·지방은 반드시 소화를 거쳐 아미노산·포도당·지방산의 형태로 쪼개져야 혈액 속으로 흡수될 수 있는데요, 소화효소는 크게 전분분해효소(amylase), 단백질분해효소(protease), 지방분해효소(lipase)로 분류됩니다. 소화는 음식을 입에 넣고부터 시작되는데요, 침에는 전분분해효소(amylase-프티알린)가 있어 음식 속 전분을 분해하기 시작합니다. 오래 씹어 단맛이 나는 것은 효소에 의해 포도당이 나오기 때문입니다. 씹는 작업은 음식을 잘게 부수어 소화율을 높게 하기 위해서이며, 입속에서는 물질흡수는 거의 일어나지 않습니다. 구강에서 분비되는 효소는 전분분해효소 뿐입니다. 이후 음식이 위 속으로 내려가면 단백질을 분해하는 소화효소(pepsin)가 분비되고 연동운동이 시작되며, 연동은 음식의 조직을 연하게 해 이후 소장에서의 효소작용을 돕습니다. 펩신은 위산이 분비되어 음식의 pH가 산성으로 돼야 작용하기 시작합니다. 마지막으로 위에서 일정 시간 머물던 음식물의 pH가 산성으로 내려가면 위의 유문이 열려 소장으로 이동하는데요, 소장은 길이가 약 3m 정도로 십이지장, 공장, 회장으로 이루어져 있습니다. 산성이던 음식은 여기서 중화되어 중성으로 되며, 간과 췌장에서 분비되는 담즙과 여러 효소 등이 관여해 소화가 진행됩니다. 거의 모든 소화효소는 췌장에서 분비된다고 보시면 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.10.04
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궁금해서 질문 올리는데요. 사진에 있는 동물은 누구 인가요?
안녕하세요. 올려주신 사진 속의 동물은 식육목 족제비과에 속하는 포유류인 '족제비'인 것으로 보입니다. 몸길이는 수컷이 40cm, 암컷이 30cm이고 꼬리 길이는 수컷 20cm, 암컷 10cm 정도이며, 몸이 가늘고 길다는 특징이 있습니다. 육식을 즐겨하는 족제비는 인간과 식성이 많이 겹쳐 고기가 많은 음식물 쓰레기통 주변이나 식당 근처로 많이 모이거나, 원래 살던 지역이 개발되면서 최근 도심에서도 많이 보이는 추세입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.04
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해저에 아직 발견되지 않은 생명체가 많은가요?
안녕하세요. 바다 아래 깊숙이 숨겨진 또 다른 영역인 심해, 먼 우주의 세계처럼 우리는 심해를 수많은 비밀을 가진 미지의 영역으로 여기며 신비한 생물체가 살고 있을 거라 상상하곤 합니다. 그리고, 이러한 믿음이 헛되지 않을 정도로 실제로 심해에서 발견되는 생물들은 우리의 상상을 아득히 초월하는 아름다움과 경이로움을 지니고 있는데요, 하지만 아직 인간이 탐사한 심해는 전체 심해 영역의 10분의 1도 채 되지 않는다고 합니다. 해양학에서는 심해를 빛이 전혀 없는 수심 2,000m 이상의 영역으로 지칭하고 있는데요, 원래 심해환경은 생명체가 살아가기에는 매우 혹독한 조건으로 여겨졌으나, 1872년 시작된 챌린저 탐사를 통해 극한의 환경 속에서도 생명체들이 생존하고 있음이 확인되었습니다. 첼린저호는 대양을 넘나들며 4,700 여종이 넘는 다양한 해양생물을 발견하였고, 이를 통해 지구상에 존재하는 생물과 생태계의 다양성을 확인하였는데요, 심해 연구가 진척된 지 꽤 시간이 지났음에도 인간에게 있어 심해저 평원과 같은 심해생물의 서식지는 여전히 미개척 영역으로 남아있습니다. 이곳에서 알려지지 않은 심해생물은 1,000만에서 3,000만 종으로 추정되며, 해양의 다른 생태계에 비해 심해(저)의 생태계에서는 극한 환경조건에 적응한 특수한 생물 종들이 발견될 가능성이 매우 높습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.04
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심장은 어떻게 영양소를 온몸으로 보낼수 있는건가요?
안녕하세요. 심장은 혈액이 전신으로 순환할 수 있는 힘을 주는 펌프인데요, 주된 역할은 산소와 영양분을 싣고 있는 혈액이 온몸에 흐르게 하는 것이며, 이를 위해 1분에 60~80회 정도 심장 근육이 수축하고 확장하는 것으로 알려져 있습니다. 심장 근육의 수축과 확장의 반복 운동이 심장 박동으로 나타나게 되는데 건강한 사람의 경우 1분에 약 70회 심장이 박동한다고 가정했을 때 1시간이면 4,200회가 되고 하루로 치면 무려 10만 회 이상을 박동하게 됩니다. 이처럼 심장은 펌프와 같은 역할을 통해 혈액을 온몸으로 순환시켜 생명이 유지될 수 있게 해 줍니다. 이때 사람의 심장은 네 개의 방으로 이루어져 있는데요, 위의 두 개를 심방, 아래 두 개를 심실이라고 하며 심장을 기준으로 오른쪽에 있는 것을 우심방, 우심실이라 하고 왼쪽에 있는 것을 좌심방, 좌심실이라고 합니다. 피는 심방을 통해 심실로 흘러들어 가며 심방과 심실이 교대로 수축과 이완을 반복하며 온몸에 혈액을 끊임없이 공급해 줍니다. 오른쪽 심장은 온몸을 돌고 온 혈액을 받아 폐로 보내고 폐는 혈액 속의 이산화탄소를 교환해 줍니다. 산소가 풍부해진 혈액은 다시 왼쪽 심장으로 돌아와 심장의 펌프 작용에 의해 다시 온몸으로 공급됩니다.
학문 / 생물·생명
24.10.04
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