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인간이 세상에 태어나서 처음 하는 숨은 날숨인가요 ? 들숨인가요?
안녕하세요. 인간이 세상에 태어났을 때, 아기가 처음으로 하는 숨은 들숨(흡입)입니다. 출생 직후 아기는 외부 공기와 처음으로 접촉하면서 스스로 호흡을 시작하게 되는데, 이 과정에서 첫 번째로 공기를 흡입하게 됩니다. 태아 상태에서의 산소 공급 방식을 생각해보면, 태아는 엄마의 태반을 통해 산소를 공급받는데요, 따라서 태아는 스스로 폐호흡을 하지 않고, 산소와 이산화탄소 교환은 태반을 통해 이루어집니다. 출생 시 아기가 산모의 자궁에서 나와 탯줄이 잘리면, 더 이상 태반을 통해 산소를 공급받지 못하게 됩니다. 이때 아기의 몸은 스스로 산소를 공급받기 위해 폐호흡을 시작해야 합니다. 따라서 출생 후 외부 공기와 처음으로 접촉하게 되면서, 아기의 폐는 확장되고 그 순간 공기를 들이마시는 것(들숨)이 일어납니다. 이는 아기의 호흡계가 공기를 흡입해 산소를 공급받기 위한 첫 번째 중요한 반응입니다. 출생 직후 아기는 차가운 외부 공기나 빛 같은 자극에 의해 호흡 반사가 유발됩니다. 이때 폐가 공기를 채우기 위해 팽창하면서 첫 번째 들숨을 하게 되는 것입니다. 이 과정에서 폐의 폐포가 공기로 채워지며, 이후 규칙적인 호흡이 이어집니다. 들숨이 이루어진 직후, 아기는 다시 날숨(내쉬는 숨)을 하며 울음을 터뜨리는 경우가 많습니다. 아기의 울음은 날숨을 통해 폐에서 공기를 내보내는 과정의 일부입니다. 이 울음은 정상적인 호흡 패턴이 시작되었음을 알리는 중요한 신호로, 아기의 폐가 제대로 기능하고 있음을 의미합니다.
학문 / 생물·생명
24.09.17
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바다거북의 성별은 온도에 의해서 결정이 되나요?
안녕하세요. 네, 바다거북의 성별은 온도에 의해서 결정되는 것이 맞습니다. 최근 태어난 새끼 바다거북들의 성비는 암컷이 99%라고 하는데요, 이처럼 극심한 성비 불균형이 나타나는 것은 기온과 관련이 있습니다. 어미 바다거북이 산란한 알은 대략 60일의 시간이 지나면 부화를 하게 되는데요, 이 기간동안 아기 바다거북은 알 안에서 성장을 하게 됩니다. 이때 바다거북은 알을 품고 있는 주변의 온도에 따라서 성별이 결정되는데요, 즉 알이 파묻혀 있는 모래의 온도가 29.7도를 기준으로 이보다 높은 온도에서 부화한 알은 암컷이 되고 그보다 낮은 온도에서 부화한 알은 수컷이 됩니다. 이처럼 성별이 유전적으로 결정되는 것이 아니라 특정 환경신호에 노출이 되어 후천적으로 유전적으로 변화되어 성별이 결정되는 것을 '환경성 성결정' , ESD라고 하는데요, 이중에서도 바다거북의 경우에는 온도에 따라 성이 결정되는 온도 의존성 성결정, TSD라고 부릅니다. 거북 이외에도 온도에 의존하여 성이 결정되는 동물로는 악어, 턱수염도마뱀이 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.17
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개구리가 물속에서 숨쉬는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 개구리는 발생 단계에 따라서 호흡방식에 차이가 있습니다. 우선 올챙이 시기에는 '아가미 호흡'을 하는 것으로 알려져 있습니다. 아가미에 모세혈관이 자리잡고 있어 수중에 산소를 농도차에 의해 흡수하는데요, 이는 폐의 폐포에서 일어나는 산소교환을 외부에 돌출된 아가미로 직접하는 것입니다. 이후 개구리로 성장하는 과정에서 아가미는 사라지고 폐가 생기면서 호흡법이 바뀌게 됩니다. 개구리인 상태에서는 폐호흡과 함께 피부호흡을 합니다. 개구리는 횡경막 등이 발달되지 않았는데요, 그래서 폐호흡은 호흡 중에서 아주 낮은 비중을 차지합니다. 또한 심실 발달이 잘안되있어 산소가 많은 혈액과 적은 혈액이 혼합되는 방식이라 온몸의 모세혈관으로 산소를 보낼 수 있는 것에 한계가 있습니다. 이에 피부에 있는 모세혈관을 통해 산소교환을 하는 피부호흡을 병행합니다. 피부에서 점액질을 분비하는데, 피부보호 역할을 하지만 점액질에 산소가 녹아들어 피부에있는 모세혈관과 산소교환을 합니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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청개구리는 수명이 어느정도 인가요?
안녕하세요. "청개구리"는 무미목 청개구리과에 속하는 양서류인데요, 몸길이 2.5∼4㎝이고, 주변 상태에 따라 누런빛을 띤 녹색에서 회색을 띤 흰색, 어두운 갈색 등으로 변하며 불규칙한 회갈색 무늬가 있습니다. 야생에서 서식하는 개체의 경우에는 정확한 수명이 밝혀지진 않았지만 사육하는 경우에는 온, 습도 등의 환경을 잘 조성해줄 경우 10년에서 길게는 16년까지도 살 수 있다고 합니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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체세포 분열 과정 중 궁금한 점이 있어요
안녕하세요.체세포 분열 과정에서 중기(메타페이스, Metaphase)는 염색체의 수와 모양을 가장 잘 관찰할 수 있는 시기인데, 그 이유는 염색체가 가장 잘 정돈된 상태로 배열되기 때문입니다. 이를 조금 더 자세히 설명하자면, 체세포 분열의 전기(프로페이스, Prophase) 동안 염색체는 매우 조밀하게 응축됩니다. 이 과정에서 염색사가 꼬여서 굵은 염색체로 변환되며, 이때 염색체의 형태가 명확해집니다. 중기로 들어서면서 염색체는 완전히 응축되어 있어서 현미경으로 보기 적합한 상태가 됩니다. 중기의 중요한 특징은 모든 염색체가 세포의 적도면(중앙, equatorial plane)에 정렬된다는 점입니다. 이 과정은 방추사(mitotic spindle)가 염색체를 양극으로 끌어당기면서 이루어지며, 각각의 염색체는 중심체(centromere)를 통해 방추사에 연결됩니다. 이때 염색체들이 일렬로 정렬되기 때문에 각 염색체의 수와 모양을 한눈에 확인할 수 있습니다. 또한 중기는 염색체들이 분리되기 전에 가장 안정적으로 유지되는 시기입니다. 후기로 넘어가면 염색체가 자매 염색분체로 분리되면서 이동하게 되는데, 이때는 염색체들이 흩어지기 때문에 관찰하기 어려워집니다. 중기는 이러한 이동이 일어나기 전에 염색체가 완벽하게 정렬되어 있기 때문에 가장 정돈된 모습을 관찰할 수 있는 시기입니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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해마의경우 수컷이 새끼를 낳는다고하는데 사실인가요?
안녕하세요. 네, 맞습니다. 해마는 우리나라를 비롯한 일본과 중국 등지의 아열대 바다에서 서식하는 실고기과 물고기인데요, 몸길이는 6~10㎝정도에 불과하며 가늘고 긴 주둥이를 이용해 물을 빨아들인 다음 그 속에 들어 있는 동물성 플라크톤이나 작은 새우 등을 먹고 삽니다. 일부일처제로 번식하는 해마는 번식기가 되면 먼저 암컷이 수컷 배에 있는 ‘육아 주머니’에 알을 집어넣고 이어 수컷이 정자를 분출해 알을 수정시킵니다. 그리고 독립할 수 있을 때까지(약 3주간) 알을 품어 새끼를 낳습니다. 사실 동물 세계에서 수컷이 알과 새끼를 보살피는 경우는 많은데요, 수컷이 임신을 하고 출산까지 하는 동물은 지구상에서 해마가 유일하다고 합니다. 또한 분만을 끝낸 수컷은 즉시 새로 수정할 수 있는데요, 그렇게 생전(약 3년)에 15회 정도 임신과 분만을 반복할 수 있다고 알려져 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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동물의 IQ는 어떻게 측정한 건가요?
안녕하세요. 동물의 IQ를 측정하는 것은 인간의 IQ 측정과는 다릅니다. 인간의 IQ는 표준화된 시험을 통해 지능을 수치로 표현하는 반면, 동물의 지능은 다양한 행동 실험과 문제 해결 능력을 통해 평가됩니다. 동물의 문제 해결 능력은 그 동물이 환경에서 어떻게 적응하고 새로운 문제에 대응하는지를 측정하는 중요한 기준인데요, 예를 들어, 실험실에서 동물이 특정 목표를 달성하기 위해 여러 가지 방법을 시도하는 실험이 있습니다. 미로 테스트나 도구 사용 실험에서 동물이 문제를 해결하는 능력을 관찰합니다. 돌고래는 물 속에서 공을 사용하거나 특정 도구를 사용하는 능력을 보여 주었고, 이는 높은 수준의 인지 능력을 시사합니다. 다음으로 동물의 학습과 기억 능력도 중요한 지표입니다. 동물이 훈련을 통해 새로운 행동을 배우고, 그 행동을 얼마나 잘 기억하는지가 지능을 평가하는 중요한 기준이 됩니다. 예를 들어, 금붕어는 이전에 통과했던 미로를 기억하고 다시 찾아가는 능력이 있습니다. 이는 짧은 기억 능력뿐만 아니라 공간적 인식 능력도 포함됩니다. 또한 도구 사용 능력은 지능을 나타내는 중요한 지표입니다. 침팬지나 까마귀 같은 동물들은 도구를 사용해 먹이를 얻거나 문제를 해결하는 능력을 보여줍니다. 이는 논리적 사고와 계획 능력을 요구하며, 복잡한 사고 과정을 나타냅니다. 동물이 어떻게 도구를 사용하는지를 분석해 그들의 지능을 평가할 수 있습니다. 이외에 자기 인식 능력도 지능을 평가하는 기준 중 하나입니다. 거울 테스트가 대표적인 예인데, 거울에 비친 자신의 모습을 인식할 수 있는 동물은 자아 인식이 있다고 평가됩니다. 이는 높은 수준의 지능을 요구하는데, 돌고래, 침팬지, 코끼리 등이 이 테스트를 통과한 동물입니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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일부 동물들은 겨울잠을 자던데 이유가?
안녕하세요. 동물은 크게 항온동물과 변온동물로 나눌 수 있는데요, 항온동물은 외부 온도에 관계없이 체온을 일정하게 유지해야 살 수 있는 동물로, 겨울잠을 자는 항온동물로는 곰과 다람쥐가 있습니다. 변온동물의 경우에도 겨울잠을 자는데요, 예시로 개구리나 뱀이 있습니다. 변온동물의 경우에는 주변의 온도에 따라서 체온이 변하는 특징이 있습니다. 항온동물이 겨울잠을 자는 이유는 에너지 소모를 줄이기 위함인데요, 겨울철에는 식량을 구하는 것이 어렵기 때문입니다. 따라서 항온동물은 가을철에 먹이를 최대한 많이 섭취하여 지방층으로 살을 찌웁니다. 반면 꾸준히 먹이를 제공받을 수 있는 동물원에서 사는 곰이라던가, 일넌 내내 먹이가 충분한 열대지방에 서식하는 동물의 경우 겨울잠을 자지 않습니다. 반면 변온동물이 겨울잠을 자는 이유는 항온동물처럼 에너지 소모를 줄이는 것이 목적이 아니라, 체온이 0도 이하로 내려가면 얼어 죽을 수 있기 때문입니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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파스최르는 저온살균법을 어떡하다가 고안하게 됐나요?
안녕하세요.파스퇴르가 저온살균법을 고안하게 된 계기는 다음과 같습니다. 어느날 파스퇴르의 연구실로 한 양조업자가 찾아왔다고 하는데요, 그는 맥주와 와인이 식초처럼 시큼해져 팔 수 없게 됐다며 그 원인을 밝혀달라고 파스퇴르에게 부탁했고, 파스퇴르는 연구를 거듭한 끝에, 발효는 효모가 일으키고 산패는 초산균이 일으킨다는 사실을 발표했습니다. 또한 와인을 발효할 때 마지막 단계에서 일어나는 젖산 발효는 젖산균이 작용해서 일어난다는 사실도 알아냈습니다. 당시에도 이미 발효의 화학적 원리는 알려졌지만, 발효나 산패는 효모ㆍ젖산균ㆍ초산균이 작용하기 때문이 아니라 그냥 저절로 발생한다는 자연발생설을 믿고 있었는데요, 파스퇴르가 이를 뒤집는 발견을 한 것입니다. 원인을 알았으니 이제 해법을 찾을 차례였는데, 파스퇴르는 처음에 와인을 가열해 미생물을 사멸시키는 방법을 시도했습니다. 그러나 이 방법은 미생물을 사멸시키는 동시에 와인의 알코올과 풍미마저 날려버렸고, 그는 풍미와 알콜을 보존하면서도 살균하는 방법을 찾아야 했는데, 그 방법이 바로 저온살균법입니다. 섭씨 60~65도 정도로 일정 시간 가열하면 웬만한 미생물을 없애면서도 와인의 알콜과 풍미를 지킬 수 있었던 것입니다. 이처럼 저온살균법을 이용하면 우유와 맥주도 장기 보관과 장거리 운송이 가능했습니다. 파스퇴르와 그의 동료 베르나르는 액체 속의 병원균과 부패균을 부분적으로 살균하기 위해 100℃ 이하의 온도로 가열하는 저온 살균법을 처음 실시해 성공했고 이를 파스퇴라이제이션이라 명명하게 되었습니다. 이 발견으로 주류의 장기 보존과 우유 등의 기본 식품을 부패 없이 장거리 운송할 수 있게 됐고 인류의 식생활은 크게 개선되었습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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식물은 광합성을 통해 어떻게 햇빛을 에너지로 전환하나요?
안녕하세요. 식물은 동물과는 달리 스스로 움직일 수 없기 때문에 스스로 양분을 합성해야 하는데요, 이 과정이 바로 '광합성'입니다. 광합성이란 식물이 뿌리로부터 흡수한 물과 기공을 통해 공기중으로부터 흡수한 이산화탄소를 태양의 빛에너지를 이용하여 포도당으로 합성하는 과정을 말합니다. 식물이 광합성을 통해 햇빛을 에너지로 전환하는 과정은 매우 정교한 생화학적 메커니즘으로 이루어져 있으며, 이것은 엽록체라는 세포 소기관에서 일어납니다. 사람에게는 없는 이 엽록체가 식물 세포에만 존재하며, 햇빛을 이용해 에너지를 생성하는 역할을 합니다. 광합성은 엽록체 내부에서 일어납니다. 엽록체는 엽록소(Chlorophyll)라는 색소를 포함하고 있는데, 이 엽록소가 햇빛을 흡수하는 중요한 역할을 합니다. 엽록소는 특히 빨간색과 파란색 빛을 흡수하며, 반사되는 녹색 빛 때문에 식물이 초록색으로 보입니다. 이때 광합성의 명반응에서 엽록소가 햇빛을 흡수하는데, 빛의 에너지가 엽록소의 전자를 고에너지 상태로 만듭니다. 고에너지 전자는 엽록체 내의 여러 단백질과 효소를 통해 전자 전달 사슬을 따라 이동합니다. 이 과정에서 전자는 에너지를 방출하며, 그 에너지가 사용되어 ATP(아데노신 삼인산)와 NADPH(니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산)라는 에너지 저장 분자가 생성됩니다. 전자 전달 사슬에서 전자가 소모되면 이를 보충하기 위해 물(H₂O)이 분해됩니다. 이 과정에서 산소(O₂)가 방출되고, 남은 전자와 양성자가 에너지 생성에 참여합니다. 이 단계에서 식물은 산소를 방출하며, 이 산소가 우리가 호흡하는 산소인 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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