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태양광에서 인간이 얻을수 있는 에너지는 비타민D 밖에 없나요?
안녕하세요. 네, 원래 비타민은 체내에서 합성이 불가능하여 외부로부터 섭취해야 하는 성분으로 알려져 있었으나 비타민 D의 경우에는 태양광 에너지를 통해 합성이 가능합니다. 우선 태양광은 지구 생명체에게 막대한 에너지원이지만, 인간은 광합성을 할 수 없기 때문에 태양의 빛 에너지를 직접 화학적 에너지로 전환하지 못합니다. 하지만 태양광이 우리 몸에 주는 영향은 비타민 D 합성에 국한되지 않고, 여러 가지 생리학적 기능을 조절하는 데 기여합니다.비타민 D 합성 이외에도 태양광 중 가시광선은 망막을 자극하여 시교차상핵(SCN)이라는 뇌의 생체시계 중추에 신호를 보내는데요, 이를 통해 세로토닌과 멜라토닌의 분비 리듬이 조절되며 즉, 태양광은 직접적인 화학 에너지를 제공하지는 않지만, 우리 뇌의 에너지 사용 리듬을 제어한다고 보시면 됩니다. 또한 햇빛 노출은 세로토닌 분비를 증가시켜 기분을 안정시키고, 우울증을 완화하는 효과가 있으며, 또한 일부 연구에서는 자외선이 피부의 T세포 활성이나 면역 반응을 간접적으로 조절할 수 있음이 보고되었습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.25
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d 오비탈의 에너지 갈라짐은 왜 발생하나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 d 오비탈의 에너지 갈라짐은 배위결합에서 아주 핵심적인 현상인데요, 이 현상은 리간드가 중심 금속 이온 주변에 특정한 기하학적 배열을 이루며 접근할 때, 금속의 다섯 개 d 오비탈이 리간드의 전자 구름과 서로 다른 정도의 정전기적 반발을 받기 때문에 발생합니다.우선 중심 금속 이온이 단독으로 존재할 때는 다섯 개 오비탈은 모두 같은 에너지를 가지고 있는데요, 이때 리간드는 금속 이온의 비어 있는 궤도에 비공유 전자쌍을 제공하여 배위결합을 형성합니다. 이때 리간드의 전자 구름은 금속의 d오비탈에 이미 존재하는 전자와 정전기적 반발을 일으키는데요, 하지만 모든 d 오비탈이 리간드 방향과 같은 정도로 마주하지 않으므로, 반발 정도가 오비탈마다 달라집니다. 예를 들어서 6개의 리간드와 결합을 형성하는 옥타헤드랄 착물의 경우에는 6개의 리간드가 금속을 중심으로 정육면체 모서리 방향(±x, ±y, ±z 축)을 따라 배치됩니다. 이때 이때 축 방향에 전자 밀도가 집중된 오비탈의 경우에는 리간드 전자 구름과 직접적인 반발을 강하게 받기 때문에 에너지가 상승하는 것입니다. 반면에 축이 아니라 축 사이 평면 방향에 퍼져 있는 오비탈의 경우에는 리간드와 직접 마주치지 않으므로 반발이 상대적으로 적으며 에너지가 낮아지게 되는 것입니다. 따라서 d 오비탈의 갈라짐은 리간드 전자 구름과 중심 금속 d 오비탈의 공간적 겹침 정도 차이 때문에 발생하는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.25
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자율 신경의 조절에 따라서 침분비는 어떻게 달라지나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 침 분비는 자율신경계에 의해 정밀하게 조절되며, 특히 부교감 신경과 교감 신경이 서로 다른 방식으로 작용하기 때문에 분비되는 침의 양과 성분이 달라지는 것인데요, 우선 부교감 신경은 자극되었을 때 침 분비를 촉진하는 쪽입니다. 침샘 세포에서 수분과 전해질의 분비가 증가하며 침이 묽고 양이 많은데요 예를 들어서 아밀레이스와 같은 소화 효소와 점액도 함께 분비되기 때문에 음식물 소화 및 삼킴에 돕습니다. 이는 음식을 보거나 씹을 때, 소화에 대비해야 할 때 활성화됩니다. 반면에 교감 신경이 자극되었을 경우에는 침의 성질을 변화시키는데요, 침샘의 단백질 중에서도 특히 효소와 점액의 분비가 증가하며 혈관 수축으로 인해 침의 양은 줄어들고, 점성이 높은 끈적한 침이 됩니다. 교감신경은 긴장, 스트레스, 흥분 상태에서 활성화됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.25
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배위결합 형성 시 결정장 이론에서 인력과 반발력에 영향을 미칠 수 있는 요인은 각각 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 배위결합에서 중심 금속 이온과 리간드 사이의 상호작용을 결정장 이론, CFT로 설명할 때, 리간드가 금속 이온의 d 오비탈에 접근하면 두 가지 힘이 작용하게 됩니다. 우선 리간드가 제공하는 비공유전자쌍과 금속 이온의 양전하 사이의 정전기적 인력에는 금속 이온의 전하 크기가 영향을 미칠 수 있는데요, 금속 이온의 양전하가 클수록 리간드의 전자쌍을 더 강하게 끌어당깁니다. 또한 금속 이온의 크기가 작을수록 전하 밀도가 커져 리간드 전자를 더 강하게 당기며, 이와 함께 CN⁻, CO 같은 강한 장 리간드는 전자쌍을 더 강하게 제공해 인력이 커집니다. 반면에 리간드의 전자쌍이 금속 이온의 d 오비탈 전자밀도와 겹치면서 생기는 전자-전자 반발력에는 금속 이온의 d 전자 수와 배치가 영향을 미치는데요, d 오비탈이 이미 전자로 많이 채워져 있다면, 리간드 전자쌍이 들어오면서 전자-전자 반발이 커집니다. 또한 리간드의 접근 방향 역시 중요한데요, 옥타헤드랄 착물에서는 d_(x²−y²), d_(z²) 오비탈이 리간드 축과 정면으로 겹쳐 더 큰 반발을 받게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.24
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붉은 성게는 수명이 200년이라던데 붉은 성게의 경우 노화같은 건 없다고 볼 수 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 붉은 성게는 북태평양 연안에 살며, 실제로 200년 이상 장수하는 개체가 보고될 정도로 극단적으로 긴 수명을 가진 동물인데요, 이들의 긴 수명은 이들의 노화가 뚜렷하지 않다는 특징을 보인다는 점과 관련이 있습니다. 우선 대부분의 동물은 나이가 들수록 성장 속도 저하, 생식 능력 감소, 세포 손상 축적 같은 노화 현상이 나타나는데요, 그러나 붉은 성게는 나이가 들어도 여전히 번식을 계속하고, 체세포 기능 저하도 거의 나타나지 않으며, 성장도 멈추지 않습니다. 즉, 성게는 죽음을 향한 필연적 쇠퇴가 거의 없는 생물군으로 분류됩니다.이처럼 붉은 성게가 장수할 수 있는 원인으로는 줄기세포 유지 능력과 관련이 있습니다. 성게는 평생 동안 체세포와 생식세포를 재생할 수 있는 능력을 유지하는데요, 이때 손상된 조직을 교체하거나 재생하는 과정이 노화 속도를 늦춥니다. 또한 붉은 성게는 활성산소(ROS)로 인한 세포 손상을 잘 억제하고, DNA 손상 복구 능력도 뛰어난데요, 이는 노화의 중요한 원인 중 하나인 세포 손상 축적을 방지합니다. 게다가 성게는 나이가 들어도 서서히 성장하며, 신진대사율이 낮아 세포 손상이 적게 쌓이며, 특히 깊고 차가운 바다 환경은 대사 속도를 느리게 만들어 장수에 유리합니다. 이처럼 복합적인 요인들이 함께 작용하면서 성게는 장수를 하는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.24
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최초의 생명이 탄생한 계기는 무엇일까요?
안녕하세요. 질문해주신 사항은 생명의 기원 문제로, 다윈의 진화론이 설명하는 것은 이미 존재하는 생명체가 어떻게 다양하게 변화했는가이기 때문에 최초의 생명이 어떻게 시작되었는가는 포함하지 않습니다.최초의 생명이 탄생하게 된 계기를 설명하는 가장 유력한 가설을 설명드리자면, 약 40억 년 전, 지구는 아직 불안정했고, 대기는 메탄(CH₄), 암모니아(NH₃), 수소(H₂), 수증기(H₂O) 등이 주성분이었을 가능성이 큽니다. 이런 환경에서 번개, 자외선, 화산활동 같은 에너지원이 작용하면 단순한 무기 분자로부터 아미노산, 당류, 염기 같은 유기물이 합성될 수 있다는 것이 오파린과 홀데인이 제시한 '원시 수프 가설'인데요, 실제로 1953년 밀러-유리 실험에서, 이런 조건을 모사해 방전시켰더니 실제로 아미노산과 같은 생명체 구성 분자가 생성된 바 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.24
5.0
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인간이 곤충을 먹지 않게 진화한 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 인간이 곤충을 먹지 않게 된 이유는 단순히 진화적으로 불가능하다라기보다는, 생태적, 문화적, 심리적 요인이 복합적으로 작용한 결과라고 보시면 되겠습니다.우선 초기 인류의 조상들은 아프리카 사바나와 같은 환경에서 살았고, 실제로 곤충도 중요한 단백질 공급원이었을 가능성이 크며, 지금도 많은 원주민 사회에서는 곤충을 주요 식량으로 활용합니다. 그러나 인류가 불을 사용하고, 도구를 발달시키며, 큰 동물이나 식물성 자원을 안정적으로 확보할 수 있게 되자 곤충은 주식에서 밀려난 것입니다. 또한 곤충은 개체별로 얻을 수 있는 열량이 적고, 채집에 많은 노동력이 필요한데요 반면 큰 포유류나 어류, 곡물의 재배가 가능해지면서 더 적은 노력으로 많은 에너지를 얻을 수 있었기에 곤충은 점차 부차적인 식량이 되었습니다.물론 인류 전체가 곤충을 기피하는 것은 아닌데요, 아시아, 아프리카, 남아메리카의 수많은 문화권에서는 지금도 곤충을 즐겨 먹습니다. 곤충은 못 먹겠다라는 감정은 전 세계 보편이 아니라, 근대 서구 문화에서 형성된 가치관이 전파된 결과이기도 합니다. 이와 함께 곤충은 작은 크기 때문에 부패, 세균, 기생충과 연결되기 쉬운데요, 인간의 두뇌는 조금이라도 위험할 수 있는 음식을 자동으로 배제하는 방향으로 진화했기 때문에 따라서 곤충은 다른 음식보다 쉽게 불결하다는 인상을 주게 되어 기피하는 경향도 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.24
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초식동물들이 육식을 하게 되는 경우가 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 초식동물이라고 해서 평생 풀만 먹는 것은 아니고, 특정한 상황에서는 육식을 하는 경우가 실제로 관찰되는데요, 다만 이것은 본래의 주요 식성이 변하는 것이 아니라 예외적이고 부가적인 행동으로 보는 것이 맞습니다. 우선 초식동물은 식물에서 주로 탄수화물과 섬유질을 얻지만, 단백질이나 철, 칼슘, 나트륨 등의 특정 미네랄이 부족할 수 있는데요, 이럴 때 가끔 작은 동물, 곤충, 혹은 동물의 사체를 섭취하는 경우가 보고됩니다. 예를 들어 사슴이나 소 같은 동물이 새나 토끼 사체를 뜯어먹는 모습이 관찰되기도 합니다.또는 풀을 뜯어먹다가 곤충이나 작은 동물이 함께 들어오는 경우가 있을 텐데요, 이럴 때는 의도적인 육식이라기보다는 섭취 과정에서 발생하는 우발적인 경우입니다. 물론 먹이가 극도로 부족한 시기, 특히 겨울철이나 가뭄 시기에는 초식동물이 평소에는 먹지 않던 동물성 먹이를 섭취하기도 합니다. 따라서 초식동물들은 기본적으로 소화기관 구조와 대사 시스템이 식물 섭취에 특화되어 있기 때문에 육식이 일상적이지는 않지만, 영양학적 보충이나 환경적 제약 때문에 예외적으로 육식을 하는 사례가 가끔 있다고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.24
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메뚜기나 여치 같은 곤충도 색이 변하나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 계절에 따라서 여치나 메뚜기의 색이 다른 것을 볼 수 있는데요, 메뚜기나 여치 같은 곤충에서 색깔 차이가 보이는 것은 색이 변한다기 보다는 종의 차이라고 보시면 되겠습니다. 여치나 메뚜기에는 여러 종류가 있는데 어떤 종은 초록색을 띠고, 어떤 종은 갈색이나 베이지색을 띱니다. 그래서 여름에 주로 보이는 초록색 개체와 가을에 더 자주 보이는 갈색 개체가 서로 다른 종일 수도 있습니다.또한 동일한 종이라고 하더라도 그 안에서의 개체 변이가 나타난 경우일 수도 있는데요, 메뚜기나 여치 일부는 환경 조건에 따라 몸 색깔이 달라질 수 있는데요, 예를 들어 초록색 풀밭에서 자란 개체는 보호색으로 초록색을 띠는 경우가 많고, 낙엽이 많아지는 계절이나 갈색 배경에서 자란 개체는 갈색 계통으로 발달하기도 합니다. 이를 환경에 따른 표현형 가변성이라고 부릅니다. 따라서 가을에 보이는 연한 갈색 메뚜기나 여치가 꼭 다른 종이라고 단정할 수는 없으며, 같은 종이라도 주변 환경에 따라 색이 변한 것일 가능성도 있으며, 실제로 메뚜기과 곤충에는 계절이나 서식지 배경에 따라 녹색형과 갈색형이 공존하는 경우가 흔합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.24
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고양잇과 동물들은 새끼들이 자라면 전부 독립시키는 성향이 있나요?
안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 고양잇과 동물들은 대부분 자립적인 생활을 하는 포식자이기 때문에, 새끼가 충분히 성장하면 어미로부터 독립하는 경향이 공통적으로 나타나는데요 하지만 그 과정과 시기는 종에 따라, 그리고 생활 방식에 따라 차이가 있긴 합니다. 우선 대부분의 고양잇과는 단독 생활을 하며, 사냥과 영역 방어를 혼자 수행하는데요, 따라서 새끼가 성장하면 같은 영역에서 계속 함께 지내는 것이 생존에 불리하기 때문에 자연스럽게 독립이 이루어집니다. 이때 어미는 새끼에게 일정 기간 사냥법과 생존 기술을 가르친 뒤, 새끼가 자립할 수 있을 정도가 되면 독립을 유도합니다. 말씀해주신 것과 같이 재규어, 표범, 퓨마 등 단독 생활 종은 새끼는 보통 1.5~2년 정도 어미와 함께 지내며 사냥 기술을 배우고, 이후 어미의 영역을 떠나 독립합니다. 반면에 사자는 예외적으로 무리를 이루는 사회적 고양잇과 동물이라, 암컷 새끼는 무리에 남을 수 있고, 수컷 새끼는 2~3살 무렵 무리에서 쫓겨나 독립 그룹을 형성하거나 다른 무리에 합류합니다.대부분의 경우에 고양잇과 동물에서 독립이 중요한 이유는 고양잇과 동물은 사냥 영역이 겹치면 먹이 경쟁이 심해지므로, 부모와 새끼가 같은 영역에 오래 머무는 것은 불리하기 때문입니다. 또한 고양잇과는 무리 사냥을 하는 종인 사자를 제외하면 협동 사냥이 거의 없기 때문에, 각자가 독립된 사냥꾼으로서 살아가는 것이 필수적입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.24
5.0
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