답변 내역

안녕하세요. 김지호 박사입니다.세상에서 가장 키가 큰 나무는 미국 캘리포니아 북쪽 레드우드 국립공원에 있는 하이페리온(Hyperion)이라는 이름을 가진 레드우드(미국 삼나무)인데요, 높이는 120m 정도로 건물 한 층 높이를 3m로 기준할 경우 40층짜리 건물과 비슷한 수준입니다. 이처럼 나무의 키가 클 경우에는 식물에게 절대적으로 필요한 물을 높은 나무꼭대기까지 어떻게 공급할 것인지가 궁금할 수 있는데요, 뿌리에서 밀어 올리는 뿌리압, 펌프의 원리로 나뭇잎에서 끌어당기는 힘, 줄기에서 물관을 타고 물이 올라가는 모세관 현상 등이 복합 작용해야 물이 올라갈 수 있다고 보고 있습니다. 먼저 땅속에 있는 물을 뿌리로 빨아들이는 삼투현상을 살펴보면, 삼투현상에 의해 땅속에 있는 물이 나무 뿌리로 이동하게 되면 뿌리압이라고 하는 뿌리 속 물의 압력이 높아집니다. 뿌리에서 밀어 올리는 압력으로 물은 줄기를 타고 서서히 위쪽으로 이동하게 됩니다. 나무의 뿌리압은 수종과 계절에 따라 다양하지만 몇m에 달하는 높이까지 물을 밀어 올릴 수 있다고 합니다. 다음으로 뿌리에서 나무 꼭대기로 물을 밀어 올리는 힘이 뿌리압이라고 하면 나무 꼭대기에서 물을 끌어당기는 힘도 있는데요, 바로 흡인력입니다. 광합성으로 나뭇잎 뒷면 기공을 통해 수증기를 내보내면 물을 공급하는 물관 내부는 압력이 낮아지고, 물관 내부의 낮아진 압력은 흡인력을 나타내 아래쪽 물을 끌어 올리게 됩니다. 이는 마치 빨대로 물을 빨아올리는 원리와 같은데요, 나무에 잎이 무성해 광합성이 활발하게 되면 기공을 통해 내보내는 물의 양이 증가하고 결국은 물을 빨아올리는 힘도 커집니다. 이 흡인력은 나무꼭대기까지 물이 올라가는데 가장 크게 영향을 미치는 힘으로 알려졌습니다.

안녕하세요. 소독을 위해 사용하는 알코올은 일반적으로 에탄올(에틸알코올 C5H5OH)인데요, 이 에탄올은 삼투능력이 커서 세균 표면의 세포막을 잘 뚫고 내부로 들어갑다. 에탄올이 세균의 세포막을 뚫고 들어가 세균의 단백질을 응고시켜 죽이는 것이 작용 원리입니다. 또한 소독을 할 때에는 보통 70%로 희석된 에탄올을 사용하는데요, 100% 에탄올은 단백질을 응고시키는 능력이 너무 탁월해 세균 표면의 단백질을 한꺼번에 응고시켜 단단한 막을 만들어버리기 때문에 오히려 에탄올이 세균 내부의 단백질까지 침투하지 못하게 됩니다. 따라서 살균 작용을 효과적으로 일어나게 하려면 100% 에탄올에 물을 섞어서 농도를 떨어뜨려야 하며, 보통 70~75%의 에탄올이 가장 살균 효과가 높은 것으로 알려져 있습니다.

안녕하세요. 미생물이 어디에나 존재한다는 사실에 힘입어 자연발생설 학자들은 또 다시 신의 섭리로 미생물들이 만들어졌다고 주장하게 되어 이제는 미생물들도 어버이가 있어야 자손이 생긴다는 것을 증명해야만 했습니다. 프랑스의 Louis Pasteur(1822~1895)가 매우 유명한 실험을 수행했는데요, 그는 1864년에 백조목 플라스크(swan neck flask) 실험을 통하여 과일 주스를 가열 처리한 후에 공기가 통하여도 미생물이 발생되지 않는다는 것을 증명함으로써 더 이상 자연발생설이 인정 받지 못하고 생물속생설이 확립되게 되었습니다. Pasteur의 실험은 현 시대에서는 자연발생이 불가능하고 오직 생물속생설이 옳다는 것을 증명한 것이며, 결과적으로 원시 지구에 처음으로 나타난 생물체는 어떻게 발생되었는가 하는 문제를 제기하게 되었습니다.

안녕하세요. 거북이는 파충강 거북목에 속하는 동물의 총칭을 말하며, 지구상에 서식하는 파충류 중 가장 오래 전부터 존재해온 동물 중 하나로 평가되고 있습니다. 현재 지구상에 생존하는 것은 12과 240여 종이 알려졌으며 한국에서는 바다거북과의 바다거북, 장수거북과의 장수거북, 남생이과의 남생이, 자라과의 자라 등 4종이 알려져 있습니다. 즉, 자라 역시 거북목에 속하는 생명체라고 할 수 있습니다. 자라의 등딱지는 누런 갈색에 납작하고 물렁물렁하며, 머리는 무늬가 없으며, 돼지코를 닮은 긴 코 때문에 주둥이 끝이 가늘게 튀어나온 모습을 갖는다는 특징이 있습니다. 또한 자라는 알을 낳을 때를 빼면 거의 물속에서 지냅니다.

안녕하세요. 스트레스를 받으면 가장 먼저 반응하는 기관은 두뇌인데요, 스트레스 자극이 계속되면 두뇌는 자율신경계에 신호를 보내게 됩니다. 이 과정에서 발생하는 코르티솔(cortisol)이나 아드레날린(adrenaline), 노르아드레날린(noradrenaline) 같은 호르몬이 신체 이곳저곳에서 스트레스로 인한 부작용을 만들어냅니다. 스트레스 호르몬이 분비되면 자율신경계의 교감신경 부분이 흥분하며 두뇌에서 정서를 조절하는 변연계에 영향을 끼치는데요, 이로 인해 급성 불안, 긴장, 분노, 공포가 발생할 수 있으며 스트레스가 장기간 이어지면 근심, 걱정, 우울, 자존감 저하 등의 심리적 증상이 나타날 수 있습니다. 또한 소화기계의 혈액순환이 원활하지 못해 위장 운동을 감소시켜 소화불량을 일으키기도 합니다. 비타민B군은 몸속 호모시스테인 수치를 낮춰 행복감을 느끼게 하는 세로토닌과 도파민 분비를 촉진하는데요, 호모시스테인은 우리 몸속에서 아미노산이 분해되면서 나오는 대사물질인데, 수치가 높으면 세로토닌과 도파민 분비를 막아 스트레스로 인해 우울할 확률이 높아집니다. 또한 비타민C는 코르티솔 수치가 조절되도록 뇌 기능을 개선하는데요, 코르티솔이 분비되면 뇌는 대응하기 위해 여러 가지 신경전달물질을 분비합니다. 이때 필요한 것이 비타민C이며, 비타민C는 뇌세포를 보호하고 뇌가 만들려는 신경전달물질이 잘 생산되도록 돕습니다.

안녕하세요.한국의 경우 인구의 기대수명은 1970년 62.3세에서 2022년 82.7세로 약 20년 늘어났으며, 2022년 경제협력개발기구(OECD)에 따르면 회원국의 평균 기대수명은 80.5세라고 합니다. 이는 DNA 분석을 통해 확인된 인간의 자연수명 38년을 한참 넘어선 수치인데요, 학계에서는 그동안 인간의 평균수명이 더 이상 늘어나지 않을 것이라는 견해가 지배적이었으며, 의료 기술이나 생활수준의 향상으로 연장이 가능한 자연수명이 최대치에 달한 것 아니냐는 분석입니다. 하지만 데이비드 매카시 미국 조지아대 교수 연구팀은 인간의 수명이 아직 한계에 도달하지 않았고 평균 사망연령이 더 높아져 최장수 기록도 경신될 것이라는 분석결과를 발표한 바 있습니다. 앞으로도 과학기술이 더 발전하여 난치성 질환 등을 치료할 수 있다면 기대 수명은 더 늘어날 여지가 있습니다. 또한 영화에서와 같이 불멸의 삶을 사는 것은 현실적으로 어려울 수 있으나, 텔로미어 연장 기술 등의 방법으로 인간의 노화를 유발하는 텔로미어 길이의 한계를 해결한다면 수명을 연장할 수는 있을 것입니다.

안녕하세요. 포유동물의 신경계는 신경과 두뇌, 척수로 이루어져 있으며, 자극을 받으면 자극이 신경을 통해 뇌에 전달되고, 뇌의 판단을 거쳐 다시 신경을 통해 반응이 나타나게 됩니다. 반면에 곤충의 경우 포유동물과 같은 뇌는 존재하지 않지만, 뇌의 역할을 대신하는 큰 신경절이 있습니다. 곤충의 머리쪽에 있는 큰 신경절이 뇌의 역할을 하면서 중추역할을 하는 것입니다. 이때 곤충의 뇌라고 볼 수 있는 '중심복합체(central complex)'라는 부위가 의식 중 가장 기초단계에 해당하는 '주관적 경험'을 처리하며, 곤충 뇌는 인간의 중뇌와 같은 기능을 한다고 말할 수 있습니다.

안녕하세요. "플랑크톤"이란 수중생물을 생태적으로 구분한 한 무리로서 부유생물이라고도 하는데요, 스스로 운동능력이 전혀 없거나 또는 아주 약하고 수동적으로 행동하는 생물을 가리킵니다. 독립영양인가 종속영양인가에 따라 식물성플랑크톤과 동물성플랑크톤으로 크게 나뉘는데, 보통 식물플랑크톤 쪽이 양이 많습니다. 광합성을 하며 스스로 양분을 합성하는 식물성플랑크톤의 경우 상각과 하각으로 구성되어 있으며, 엽록소를 포함하고 있어 광합성이 가능합니다. 이들의 번식은 이분법으로 상각과 하각이 각기 분리되어 새로운 개체를 형성하는 방법으로 번식합니다. 식물성플랑크톤을 먹이로 삼는 동물성플랑크톤의 경우 역시 이분법으로 증식하기 때문에 증식조건만 만족한다면 매우 빠른 속도로 증식이 가능합니다.

안녕하세요. 식물의 "잎"은 식물의 영양 기관에 속하며, 줄기의 끝이나 둘레에 붙어 호흡 작용과 탄소 동화 작용을 하고, 대개 녹색으로 모양은 넓적하고 잎몸, 잎자루, 턱잎 따위로 이루어져 있습니다. 잎은 계통발생학적으로 2가지 발달경로가 있는데요, 하나는 작은돌기에서 발달한 것으로서 소엽형이라고 하며, 다른 하나는 가지가 갈라진 줄기가 편평하게 되고 합쳐진 것으로서 대엽형이라고 합니다. 잎은 줄기 위에 일정한 배열을 하며 이를 잎차례라 하고, 어긋나기, 마주나기, 돌려나기 등으로 구분합니다. 잎의 구조는 크게 잎몸, 잎자루, 잎맥으로 나눠볼 수 있습니다. 잎몸은 잎의 가장 중요한 부분으로서 광합성을 하는 곳이며 이것이 없는 잎은 없는데요, 편평한 외형으로 광선을 잘 받으며 내부구조도 광합성을 하기 쉽도록 되어 있습니다. 잎자루는 잎몸과 줄기를 연결하는 부분이며 길이의 차가 있고 비틀려서 잎몸이 광선을 받기 쉽도록 조절하며, 잎자루 안에 들어 있는 관속은 줄기의 관속과 잎몸의 관속을 연결하는 역할을 합니다. 잎맥은 수분이나 양분이 지나가는 통로로 줄기의 관다발과 이어져 있으며, 퍼져있는 모양에 따라서 나란히맥과 그물맥으로 나뉩니다.

안녕하세요.집중력은 개인의 뇌 기능, 생활 습관, 환경적 요인 등에 따라 달라지며, 이를 높일 수 있는 여러 가지 과학적 방법이 있습니다. 우선 사람마다 뇌의 전두엽과 주의력을 담당하는 부분의 활성도가 다른데요, 일부 사람들은 집중할 때 관련 뇌 부위가 더 활발하게 작용하는 반면, 다른 사람들은 그 활성도가 낮을 수 있습니다. 또한 수면 부족, 스트레스, 영양 상태 등은 집중력을 크게 좌우하는 요소인데요 예를 들어, 수면이 부족하거나 불규칙한 생활을 하면 집중력이 떨어지기 쉽습니다. 수면 부족은 집중력 저하의 주요 원인 중 하나이며, 연구에 따르면 성인은 하루 7~9시간의 수면이 집중력 유지에 가장 효과적입니다. 수면 중 뇌는 기억을 정리하고 뇌 기능을 회복하므로, 적절한 수면은 정신적 피로를 해소하고 집중력을 향상시킵니다. 또한 유산소 운동은 집중력 향상에 매우 유익합니다. 운동을 하면 뇌에 더 많은 산소가 공급되며, 신경가소성을 촉진해 뇌가 새로운 정보를 더 쉽게 받아들이고 처리할 수 있게 합니다. 연구에 따르면, 하루 30분의 걷기 운동만으로도 집중력과 기억력이 향상될 수 있습니다. 이외에 시간 관리 방법으로 포모도로 기법은 집중력 향상에 매우 효과적인 방법으로, 25분 동안 집중하고 5분 동안 휴식을 취하는 과정을 반복합니다. 이 방식은 뇌가 짧은 시간 동안 집중하는 능력을 최적화하고 피로를 줄이는 데 도움을 줍니다.