답변 내역

따개비는 고래류나 바다거북, 상어와 같은 대형 해양생물의 몸이나 등껍질에도 상당히 많이 붙어있는데요, 딱딱한 석회질 껍데기로 이루어진 따개비는 절지동물 중 하나이며 물 속의 플랑크톤을 먹이로 삼습니다. 부착성이 강하기 때문에 해안가 바위, 선박, 해양생물인 고래, 거북이 등에 붙어서 일생을 보내게 됩니다. 따개비는 해양생물의 몸이나 등껍질에 달라붙어서 해양생물에게 엄청난 고통을 안겨주는데요, 특히 바다거북에게 큰 상처를 남기게 됩니다. 거북이의 등껍질 안쪽과 같은 예민한 부분에 따개비가 달라붙으면 스스로 떼어내지 못하며, 따개비가 잘못 붙은 거북이는 상처로 인해 죽을 수도 있습니다.

거북이의 수명은 대부분 100년 안팎이며 육지거북 중에는 180~200년까지도 살고, 바다거북 중에서는 400살 넘게 산 경우도 있다고 하는데요 이처럼 거북이의 수명이 긴 이유는 '텔로미어'와 관련이 있습니다. 유전정보를 암호화하고 있는 DNA와 히스톤단백질이 뉴클레오솜이라는 복합체를 이룬 염색체의 말단에는 텔로미어라고 하는 반복서열이 존재하는데요, 인간의 경우와 달리 거북이는 세포분열을 할 때 텔로미어가 분해되는 속도가 매우 느리며, 또한 텔로미어가 짧아지더라도 이를 다시 합성할 수 있는 텔로머라아제라는 효소가 작동하기 때문에 긴 수명을 가지는 것입니다.

네, 지구상의 모든 생명체는 DNA와 RNA 같은 핵산을 가지고 있습니다. 생명체는 크게 원핵생물과 진핵생물로 나뉘는데요, 원핵생물은 세포핵과 막성세포소기관이 없는 원핵세포로 이루어져 있으며 대표적인 예시가 세균(박테리아)와 고세균입니다. 진핵생물은 세포핵과 막성세포소기관이 있는 진핵세포로 이루어져 있으며 동물, 식물, 균류, 원생생물이 속합니다. 원핵생물과 진핵생물은 DNA가 세포질에 있는지, 핵 내부에 있는지의 차이만 있을 뿐 둘 다 핵산을 가지고 있으며 DNA는 생명체의 유전정보를 암호화하는 역할을 하는 생체 고분자입니다.

세포주기는 크게 간기와 분열기로 구성이 되며, 간기에서는 유전자 발현이 활발하게 일어나고 물질대사가 왕성하게 일어나는 시기입니다. 간기는 전체 세포주기의 약 90%를 차지하며 G1, S, G2기의 순서로 진행이 되는데요 S기 때 DNA의 복제가 이루어집니다. 이때 DNA의 복제는 아무때나 일어나는 것은 아닙니다. 체내에는 세포주기를 조절하기 위한 시스템으로 Cyclin-CDK 복합체가 있는데요, 특정 세포주기를 넘어가기 위해서는 특성 Cyclin-CDK 복합체가 이루어져 활성화가 되어야 합니다. 특히 G1에서 S기로 진행할 때에는 Cyclin E와 CDK2의 결합이 필요합니다. 이러한 신호가 전달되면 DNA의 복제가 가능한데요, DNA는 이중나선 구조를 이루기 때문에 이중가닥은 헬리케이즈라는 효소에 의해 단일가닥으로 풀리고, 짧은 RNA 서열인 프라이머가 각 DNA가닥에 결합하고 나면 DNA polymerase가 합성을 하는 것입니다.

세포주기(cell cycle)는 크게 간기와 분열기로 이루어지는데요, 간기란 분열기를 준비하기 위해서 물질대사가 왕성하게 일어나는 시기이며 전체 세포주기의 약 90%를 차지합니다. 간기는 G1, S, G2기로 진행이 되며 S기 때 세포분열을 위해 원래 가지고 있던 DNA가 정확히 2배로 복제되는 과정이 이루어집니다. 이후 분열기에서는 세포 분열이 일어나게 되는데요, 전기, 중기, 후기, 말기의 순서로 진행이 됩니다. 이러한 세포분열은 크게 체세포분열과 생식세포분열로 나뉘며 체세포분열이란 생명체의 생장, 상처 치유 등을 위해 체세포가 분열하는 것을 말하며 모세포와 동일한 유전자를 지닌 2개의 딸세포로 나누어지는 과정입니다. 반면 생식세포분열은 정자와 난자와 같은 생식세포를 형성하는 과정이며 모세포와는 유전적 다양성을 가진 딸세포가 형성이 됩니다.

DNA 복제 과정에서는 선도가닥(Leading stand)와 지연가닥(Lagging strand)가 형성됩니다. DNA 복제 시에 지연가닥은 이중 가닥 DNA의 한 쪽 가닥으로, DNA 복제 과정에서 불연속적인 조각으로 합성되는 가닥을 말하는데요 DNA 분자는 이중 나선 구조로 되어 있으며, DNA 복제 과정에서 한 가닥은 3' → 5' 방향으로 연속적으로 합성되는 선도가닥이 되고, 다른 가닥은 5' → 3' 방향으로 불연속적인 단편으로 합성되는 지연가닥이 됩니다. 지연가닥은 선도가닥과 반대 방향인 5' → 3' 방향으로 합성되어야 하기 때문에 DNA 복제 효소는 지연가닥을 여러 조각으로 나누고, 각 조각을 단편적으로 합성하는데요 이 과정에서 지연가닥 위에서 DNA 중합효소는 반복적으로 단편인 RNA 프라이머를 합성하고, 이러한 RNA 단편들을 DNA 복제 효소가 이용하여 새로운 DNA 가닥을 합성합니다. 이 단편적으로 합성되는 DNA 염기서열을 'Okazaki fragments'라고 하는 것입니다.

공룡을 복원하는 것은 현재 기술 수준으로는 매우 어려운데요 공룡을 복원하기 위해서는 완전하고 손상되지 않은 공룡 DNA가 필요한데 공룡이 멸종한 지 약 6,600만 년이 지났기 때문에, 지금까지 발견된 공룡 화석에서는 고대 DNA를 거의 또는 전혀 추출할 수 없습니다. 또한 죽은 공룡의 사체가 화석화 되는 과정에서 DNA는 빠르게 분해되며, 시간이 지나면서 환경적 요인에 의해 손상되므로 현재의 기술로는 수백만 년을 넘는 고대 DNA를 복원하는 것이 불가능합니다. 이외에도 공룡 화석에서 단백질이나 콜라겐과 같은 생체 분자를 추출하려는 시도가 있으며 단백질을 통해 공룡의 생물학적 특성을 더 잘 이해할 수 있으며, 이 정보를 이용해 복원의 가능성을 높일 수 있습니다. 하지만 단백질은 DNA만큼 많은 유전 정보를 제공하지 않기 때문에, 완전한 복원에는 한계가 있습니다.

돌연변이란 DNA 서열에 일어나는 무작위적인 변화로, 새로운 유전적 변이를 생성하는데요 이러한 변이는 유전적 다양성을 증가시키고, 자연선택의 재료를 제공하여 진화의 원동력이 될 수 있습니다. 유전자 중복이란 상동 염색체의 유전자 재조합 과정에서 레트로트렌스포존이 오류를 일으켜 염색체의 특정 구간이 중복되어 복제되는 현상이며 이러한 유전자 중복은 돌연변이의 한 종류이며 다음 세대에 유전된다는 특징이 있습니다.

생명체의 '진화'란 시간이 흐름에 따라 생명체가 유전적 변화를 축적하면서 다양한 형태와 기능으로 변화하는 과정인데요, 진화는 생명체의 기원, 생물 다양성의 원인, 그리고 자연 세계에서의 생명체의 상호작용을 설명하는 핵심 개념이라고 할 수 있습니다. 자연선택은 생물 개체 간의 생존과 번식 능력의 차이에 의해 유전적 특성이 변화하는 과정인데요, 환경에 더 잘 적응한 개체가 더 많은 자손을 남기게 되어, 그 유전적 특성이 다음 세대에 더 많이 전달됩니다. 이 과정은 적자생존이라는 개념으로 설명되며, 자연선택은 진화의 주요 동력 중 하나라고 할 수 있습니다.

DNA 복제 과정에서는 오류가 발생할 수 있으며, 이러한 오류를 수정하는 메커니즘이 여러 가지 존재하는데요 이 메커니즘들은 세포의 유전체 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 우선 DNA 중합효소의 교정 기능인 Proofreading이 있습니다. DNA 복제를 수행하는 DNA 중합효소는 합성 이외에도 자체적으로 교정 기능을 가지고 있습니다. 이 효소는 새로 합성된 DNA 가닥에서 잘못된 염기를 삽입했을 때 이를 인식하고 3'에서 5' 방향으로 엑소뉴클레이스 활성(잘못된 뉴클레오타이드를 제거하는 기능)을 통해 잘못 삽입된 염기를 제거한 후, 올바른 염기를 다시 삽입할 수 있습니다. 또한 불일치 수선 (Mismatch Repair, MMR)이라는 메커니즘이 있는데요, 이는 DNA 복제 후에 남아 있는 염기 쌍 불일치를 수정하는 시스템으로 MMR 시스템은 새로 합성된 DNA 가닥을 검사하여 잘못된 염기 쌍을 인식하여 주변의 DNA 가닥을 절단하고, 잘못된 부분을 제거한 후, DNA 중합효소와 DNA 라이게이즈에 의해 올바른 염기 서열로 복구됩니다.