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생태계에서 생물 다양성이 중요한 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 생물다양성은 인간을 포함한 지구상의 모든 생명의 생존과 번영을 책임지는 '안전망'을 제공하며, 이런 자연 생태계가 균형을 이룰 땐 스스로 물과 공기의 오염 물질을 정화하고, 토양을 유지하고, 기후를 조절하며, 질병 발생을 막고, 영양분을 재활용하여 인간에게 음식물을 제공할 수 있습니다. 즉, 생태계에서 생물 다양성(biodiversity)이 중요한 이유는 그것이 생태계의 안정성과 지속 가능성을 유지하는 핵심 요소이기 때문입니다. 생물 다양성은 생태계가 외부 충격에 대해 더 탄력성을 가지도록 돕습니다. 다양한 종들이 존재하면, 어떤 환경 변화나 스트레스가 생겼을 때 그 변화에 적응할 수 있는 종이 존재할 가능성이 높아집니다. 예를 들어, 한 종이 병에 걸리거나 멸종해도 다른 종들이 그 역할을 대신할 수 있어 전체 생태계가 무너지지 않게 됩니다. 이처럼 다양한 종들이 서로 상호작용하여 생태계를 더 안정적으로 유지하게 됩니다. 또한 생물 다양성은 먹이 사슬(food chain)과 먹이 그물(food web)의 복잡성을 유지합니다. 다양한 생물 종이 서로 포식자-피식자 관계를 이루고, 그들이 서로 다른 자원을 소비하기 때문에 어느 한 종의 과도한 증식이나 고갈을 막습니다. 한 종이 갑자기 사라지면 그 종에 의존하던 다른 종들 역시 위기에 처할 수 있기 때문에, 다양한 종들이 상호 의존하며 균형을 유지하는 것이 중요합니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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생물중 뱃속에서 알을 어떻게 만드는건가요
안녕하세요.알을 낳는 생물, 특히 파충류나 조류는 알 형성 과정을 통해 몸 안에서 알을 만들어 외부로 낳습니다. 이 과정은 여러 단계로 이루어져 있으며, 각각의 단계는 생리학적으로 중요한 역할을 합니다. 우선 알을 낳는 동물들은 난소에서 난자를 생성하는데요, 난소는 여성 생식 기관으로, 여기서 난자가 형성되고 성숙합니다. 난자는 세포 분열 과정을 통해 생성되며, 이때 성적으로 성숙한 개체는 호르몬의 영향으로 정기적으로 난자가 배출됩니다. 난자가 난소에서 배출되면, 수컷의 정자와 결합해 수정이 일어날 수 있습니다. 수정이 일어나면 이 수정란이 알이 될 준비를 합니다. 일부 동물은 수정되지 않은 상태에서도 알을 낳을 수 있습니다. 예를 들어, 닭은 수컷 없이도 난자를 배출해 알을 낳을 수 있지만, 이런 알은 수정되지 않아 부화하지 않습니다. 수정된 난자는 난관(oviduct)이라고 불리는 관을 통해 이동하는데요, 난관에서 알의 여러 부분이 차례로 형성됩니다. 우선 난자는 알의 내부 물질, 즉 영양분을 담고 있는 난황(yolk)과 난백(albumen)으로 둘러싸이기 시작합니다. 난백이 형성된 후, 난각막(egg membrane)이 덧붙여져 알을 보호합니다. 난관의 끝부분에서 알의 껍질이 만들어집니다. 이 껍질은 주로 칼슘 성분으로 구성되어 있으며, 단단한 껍질이 형성되어 외부 환경으로부터 알을 보호합니다. 이 과정은 주로 칼슘이온이 혈액에서 추출되어 알껍질을 만드는 데 사용됩니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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광합성의 재료와 생성물은 무엇인가요?
안녕하세요.식물은 동물과는 달리 움직일 수 없기 때문에 스스로 양분을 합성할 수 있어야 생존이 가능합니다. 광합성이란 식물의 '엽록체'라는 세포소기관에 일어나는 동화작용으로, 대기 중으로부터 흡수한 이산화탄소와 뿌리로부터 흡수한 물을 태양의 빛에너지를 이용하여 포도당을 합성하는 과정을 말합니다. 이때 포도당과 함께 광합성의 부산물로 산소가 발생하는데요, 식물의 잎의 기공을 통해 공기 중으로 다시 배출이 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.09.16
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알을 몸속에서 어떻게 만들어져서 나오는 건가요?
안녕하세요. 조류나 파충류와 같은 동물들이 몸속에서 알을 형성하는 과정은 난소에서 시작되어 난관을 거쳐 외부로 배출되는 복잡한 과정을 거칩니다. 우선 난소는 암컷 동물의 생식 기관으로, 난자가 형성되는 장소입니다. 난소에는 이미 미성숙한 난자가 존재하며, 이 난자가 성숙하면서 알의 핵심 부분인 난자가 형성됩니다. 난자는 일반적으로 한 번에 하나씩 배란되며, 난자가 난소에서 나와 난관(oviduct)으로 이동하게 됩니다. 난관은 난자가 알로 발달하는 주요 장소로, 여러 부분으로 나뉘어 각각의 단계에서 특정한 층이 형성됩니다. 난자가 난소에서 배출된 후, 난관의 가장 첫 번째 부분인 깔대기에서 포획됩니다. 이곳에서 수정이 이루어질 수 있습니다. 수컷과 교미가 이루어지면 정자가 이곳에서 난자와 만나 수정란이 형성됩니다. 이후 난관의 두 번째 구간에서 알을 감싸는 난백(흰자)이 형성됩니다. 난백은 난자를 보호하고 영양을 제공합니다. 그다음 단계에서는 알을 둘러싸는 얇은 막인 난각막이 형성됩니다. 이 막은 알 내부의 수분과 영양분을 보호하는 역할을 합니다. 마지막으로 자궁(때로는 '쉘 글랜드'라고도 함)에서 알의 가장 바깥 층인 단단한 난각이 형성됩니다. 난각은 주로 칼슘으로 이루어져 있으며, 외부 환경으로부터 알을 보호하는 역할을 합니다.
학문 / 생물·생명
24.09.15
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뱀은 원래 처음부터 다리가 없었던건가요? 아니면 있다가 퇴화한건가요?
안녕하세요. 뱀도 원래는 다리를 가졌던 것으로 알려져 있습니다. 미국 연구팀은 다리가 네 개 달린 뱀의 화석을 처음으로 발견했다고 밝힌 바 있는데요, 브라질에서 발견된 이 화석은 1억 천만년 전으로 추정되며, 네발이라는 점에 아주 특별한 뱀의 화석입니다. 몸길이 20cm의 이 뱀은 앞다리에 손이 달렸으며, 앞다리보다 약간 긴 뒷다리에도 발이 달렸는데요, 이 손과 발은 뱀이 걷기를 중단하고 기어 다니기 시작했을 때에도 여전히 유용했을 것으로 보입니다. 하지만 뱀이 땅을 파고 사는 생활을 시작하면서 서서히 다리가 불필요해졌다고 보고 있으며, 시간의 흐름에 따라 자연스럽게 다리가 퇴화되어 오늘날의 형태가 된 것으로 보입니다.
학문 / 생물·생명
24.09.15
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영원히 사는 생물은 있는건지 궁금합니다.
안녕하세요. 네, 이론적으로 영원히 살 수 있는 생명체가 존재하는데요, 바로 '작은보호탑해파리'입니다. 작은보호탑해파리(Turritopsis nutricula)는 길이가 약 5㎜고 카리브해에서 처음 발견되었는데요, 원래 동물 세포는 시간이 흐르면 늙고 죽게 마련이지만, 이 해파리의 세포들은 시간의 힘에 저항할 수 있습니다. 이 해파리도 다른 종의 해파리와 마찬가지로 똑같은 모습을 갖고 있으며, 성체가 된 후 번식을 끝내면 수명이 얼마 남아있지 않은데요, 수명이 끝나거나 자신이 위기 상황에 처하면 몸을 뒤집고 촉수와 세포들이 몸 안으로 흡수됩니다. 그렇게 세포 덩어리로 돌아가 다시 특수한 세포 분화과정을 통해 폴립 형태가 된다고 합니다. 이 해파리가 이러한 특징을 가질 수 있는 것은 다른 해파리와는 다르게 DNA 복제 및 복구와 관련된 유전체의 수가 2배가 넘기 때문인 것으로 알려져 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.09.15
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바이러스와 세균의 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 바이러스와 세균(박테리아)는 둘 다 인간을 포함한 동물이나 식물 등에 감염하여 질병을 유발할 수 있는 병원체로 작용할 수 있다는 점에는 공통점을 갖습니다. 하지만 바이러스는 엄밀히 말해서 생명체가 아닌 반면, 세균(박테리아)는 생명체입니다. 생명체는 기본적으로 '세포'라는 구조적, 기능적 단위로 이루어져 있어야 하며 스스로 증식할 수 있어야 합니다. 세균의 경우에는 하나의 원핵세포로 이루어져 있으며 독립적인 증식이 가능하기 때문에 생명체에 속합니다. 반면 바이러스의 경우 세포로 이루어져 있지 않으며, 단순히 핵산(DNA 또는 RNA)과 단백질로 이루어져 있고, 스스로 증식이 불가능하기 때문에 반드시 숙주세포가 필요합니다. 따라서 생명체라고 보지 않습니다. 둘은 완전히 다른 병원체이기 때문에 치료할 때에도 세균의 경우는 항생제를 이용한다면, 바이러스의 경우에는 항바이러스를 이용해 치료하게 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.09.15
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이기적유전자라는 책에서 '확장된 표현형'이라는 단어가 나오는데 이것이 정확히 무엇을 뜻하는 것인가요?
안녕하세요.『확장된 표현형』은 [이기적 유전자] 리처드 도킨스의 저서로, 유전자가 자신의 복제본을 더 많이 퍼뜨리기 위해 자신이 포함된 유기체 이외에 다른 개체들마저도 자신의 운반자로 만들어 버릴 수 있다고 주장하는 것인데요, 복제자가 자신이 속한 유기체 너머로 ‘확장되어’ 전 세계에 자신의 표현형을 발현한다는 것입니다. 리처드 도킨스는 [이기적 유전자]에서 우리 몸은 유전자를 운반하는 기계일 뿐이라는 주장을 한 바 있습니다. 즉 그의 주장을 고려했을 때 유전자가 한 개체의 생존에 유리하도록 특정한 형태나 행동(즉 표현형)으로 나타날 뿐 아니라, 유전자 복제라는 목적을 위해 다른 종에게까지 영향을 미치고 그 행동을 원격 조정한다는 것입니다. 예를 들어 박테리아에 기생하는 Ti 플라스미드가 박테리아를 통해 식물로 옮겨지면 감염된 식물은 암에 걸린 것처럼 무한히 증식하고, 오파인이라는 물질을 합성합니다. Ti 플라스미드는 숙주인 박테리아가 오파인을 에너지원으로 쓰도록 만들어 오파인이 풍부한 환경에서 박테리아가 번성하게 하는데요, 오파인은 또한 박테리아 사이의 성행위랄 수 있는 접합을 촉진시키는데, 접합된 박테리아끼리 유전자를 교환할 때 플라스미드도 복제되기 때문에 궁극적으로 자신도 번성하게 되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.09.15
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식물의 잎에 있는 엽록체는 어떤 역할을 하는 건가요?
안녕하세요. 식물의 뿌리는 토양 속의 물과, 물에 녹아있는 무기염류를 식물체 내부로 흡수하게 됩니다. 식물 잎을 구성하는 엽육세포의 경우 "엽록쳬"라는 세포소기관을 갖고 있는데요, 이 세포소기관에서는 대기중으로부터 흡수한 이산화탄소와 뿌리로부터 흡수한 물을 태양의 빛에너지를 이용하여 포도당으로 전환하는 광합성이 일어납니다. 식물은 동물과는 달리 이동능력이 없기 때문에 한 자리에서 스스로 양분을 합성할 수 있어야 생존이 가능한데요, 따라서 엽록체에서 광합성을 통해 포도당이라는 양분을 만들고, 이를 이용해 생체 에너지원인 ATP를 합성하는 세포호흡을 진행하거나 녹말 형태로 저장하게 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.09.15
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전갈은 죽었을 때 왜 독성이 사라지나요?
안녕하세요. 전갈이 죽는다고 해서 바로 독성이 사라진다고 보기보다는, 보통 독은 전갈의 꼬리 끝 부분에 위치하고 있습니다. 또한 전갈이 가지고 있는 독은 단백질로 이루어져 있기 때문에, 열을 가했을 때 변성되는 단백질의 특징을 고려한다면, 가열할 경우 전갈의 독성 역시 줄어들게 될 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.09.15
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