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흰뺨검둥오리를 텃새이자 철새라 하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 질문해주신 것처럼 흰뺨검둥오리가 우리나라에서 텃새이자 동시에 철새라고 불리는 이유는 개체군의 생태적 특성이 지역과 환경 조건에 따라 달라지기 때문인데요, 우선 텃새란 1년 내내 같은 지역에 머물며 번식하고 생활하는 새를 말하는 것이며 철새란 계절에 따라 번식지와 월동지를 오가며 이동하는 새를 의미합니다.흰뺨검둥오리의 경우에 한국에서는 텃새인 개체군이라고 볼 수 있는데요, 우리나라의 기후는 비교적 온화하기 때문에, 일부 흰뺨검둥오리 개체들은 굳이 먼 곳으로 이동하지 않고도 겨울을 날 수 있으며 따라서 이들은 논, 습지, 하천에서 1년 내내 살아가므로 텃새의 성격을 가집니다. 반면에 한국에 철새로 오는 개체군이기도 한데요, 시베리아, 몽골 등 더 북쪽 지역에서 번식하던 개체들은 겨울이 되면 먹이가 부족하고 추워지기 때문에 남쪽으로 이동하게 되는데 그 과정에서 우리나라로 내려와 월동하기 때문에 이들은 우리나라 입장에서 겨울 철새인 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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인수공통 감염병의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 네 질문해주신 인수공통감염병이란 원래 동물에서만 감염 및 증식하던 병원체가 사람에게도 전파되어 감염을 일으키는 현상을 말하는데요, 조류독감, 신종플루, 에볼라, 코로나바이러스 등이 모두 대표적인 예라고 할 수 있습니다. 원래 바이러스가 세포에 들어가기 위해서는 특정 수용체 단백질을 인식해야 하는데요 예를 들자면 조류 인플루엔자 바이러스는 조류의 호흡기 상피세포에 있는 α-2,3 결합 시알산을 인식하며, 사람 인플루엔자 바이러스는 사람 세포 표면의 α-2,6 결합 시알산을 인식합니다. 그러나 이때 바이러스가 가진 HA와 같은 스파이크 당단백질에 에 돌연변이가 생겨서 두 종류의 시알산 모두에 결합할 수 있게 되면, 조류뿐 아니라 사람 세포에도 침투할 수 있게 됩니다. 또한 인플루엔자 같은 RNA 바이러스는 유전체가 분절로 나뉘어 있는데요, 조류 바이러스와 사람 바이러스가 동시에 돼지 같은 중간 숙주에 감염되면, 바이러스 유전체가 재조합되어 새로운 조합을 가진 변종이 생길 수 있습니다. 이렇게 생긴 변종이 사람 세포의 수용체에도 적합해지면, 인수공통 감염병이 발생하게 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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신종 코로나바이러스가 폐에 침투를 잘했던 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2)가 폐에 특히 잘 침투하는 이유는 바이러스가 숙주 세포에 결합하고 침투하는 분자적 특성과 폐 조직의 수용체 분포 때문인데요, 코로나바이러스는 외부에 스파이크 단백질을 가지고 있습니다. 이 스파이크 단백질은 ACE2라는 인간 세포 표면 단백질에 결합하여 세포 안으로 들어갈 수 있는데요, SARS-CoV-2는 이전의 SARS-CoV보다 스파이크 단백질이 ACE2에 더 강하게 결합하도록 진화했기 때문에, 세포 침투 효율이 매우 높아진 것입니다. 이때 ACE2는 주로 폐의 상피세포, 특히 기관지와 폐포의 Type II 폐포세포에 많이 발현되어 있는데요 이때 폐포 Type II 세포는 서로 공기와 접촉하면서 가스 교환을 담당하고, 점액과 계면활성제를 분비합니다. 따라서 ACE2가 풍부하게 존재하기 때문에 바이러스가 폐포세포를 목표로 삼아 쉽게 침투할 수 있었던 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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닭이먼저냐 계란이 먼저냐 그것이 문제로다
안녕하세요. 네, 질문해주신 닭이 먼저인지 계란이 먼저인지에 대해서 과학적인 답변을 드리자면 '알'이 먼저입니다. 닭이라는 종은 과거의 어떤 조류, 즉 닭의 직계 조상에서 유전자 돌연변이와 자연선택을 거쳐 탄생했는데요 즉, 닭이라는 개체가 처음 나타나기 전에도, 그 조상 새들은 알을 낳고 있었습니다. 이때 닭의 조상이 낳은 알 속의 배아에서, 유전적 변이가 일어나 오늘날의 닭과 구분되는 개체가 부화하게 되었는데요, 다시 말해, 닭은 ‘닭이 아닌 조상 새’가 낳은 알 속에서 처음 태어난 것입니다. 따라서 닭이라는 종을 기준으로 본다면, 닭보다 계란이 먼저 존재했다고 할 수 있겠습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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람다 파지는 어떻게 용균성 생활사로 전환이 가능한가요?
안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 람다(λ) 파지는 용원성과 용균성 생활사 사이를 전환할 수 있는 대표적인 파지인데, 이 전환은 숙주의 상태와 환경적 스트레스에 의해 조절됩니다. 이때 핵심은 λ 파지 유전체에 존재하는 억제자 단백질 CI 와 전환 조절 인자들(Cro, RecA, CII, CIII 등)의 상호작용인데요, 우선 λ 파지가 E. coli에 감염된 후, 만약 숙주 환경이 안정적이라면 파지 DNA는 숙주 염색체에 프로파지 형태로 삽입됩니다. 이때 CI 억제자 단백질이 발현되어 파지의 용균성 유전자를 억제하며, 따라서 숙주는 계속 증식하고, 파지도 숙주의 분열과 함께 자신의 DNA를 복제할 수 있습니다.하지만 이후 자외선 조사, DNA 손상, 영양 고갈 등 숙주의 생존이 위협받는 상황이 발생하면, 세포 내에서 SOS 반응이 활성화되는데요, 이 과정에서 RecA 단백질이 활성화되어 DNA 복구 시스템을 돕는데, 동시에 λ 파지의 CI 억제자를 자기분해 시킵니다. CI 단백질이 분해되면 더 이상 파지 유전자의 억제가 유지되지 않기 때문에 대신에 Cro 단백질이 발현되며, 이는 CI 합성을 차단하고 용균성 관련 유전자의 발현을 촉진합니다. 그 결과 파지 DNA 복제가 시작되고, 파지 구조 단백질이 합성되어 새로운 파지 입자가 조립되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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바이러스의 집락 단위와 세균의 집락단위의 크기는 어느 정도 되는 것인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 세균은 배지 위에서 콜로니라고 부르는 집락을 형성하고, 바이러스는 숙주 세균을 감염시키면서 플라크라는 투명한 영역을 형성하는데요, 두 경우 모두 “집락 단위”는 단일 개체(세균 한 세포, 바이러스 한 입자)가 증식한 결과 형성된 집단을 의미하지만, 그 크기와 세포 수, 의미하는 바에는 차이가 있습니다. 우선 세균의 집락 단위는 배지에 떨어진 단일 세균 1개를 의미하는 것으로 지름 약 0.5~5 mm 정도의 눈에 보이는 집락으로 성장하는데, 집락 하나에는 보통 약 10⁷~10⁹개의 세균이 포함되어 있습니다. 다음으로 바이러스의 집락단위는 숙주 세균이나 세포를 감염시킨 바이러스 입자 1개를 의미하며, 세포층 위에서 감염된 세포가 용해되거나 사멸하면서 투명한 구멍이 형성됩니다. 이때 플라크 하나가 만들어지려면 감염 → 복제 → 전파가 여러 세포에 반복되므로, 그 안에는 실제로 수많은 감염 사건이 누적되는데요, 하지만 단위상으로는 바이러스 입자 1개 = PFU 1개 로 정의합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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용원성 파지는 어떻게 프로파지를 형성할 수 있나요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 용원성 파지는 주입한 선형 DNA를 먼저 환형으로 만든 후에 숙주 염색체에 특이적 재조합으로 삽입하여 프로파지를 형성하게 됩니다. λ 파지처럼 게놈 말단에 짧은 상보적 단일가닥 돌출 말단을 가지고 있는 경우가 많은데요, 선형 이중가닥 DNA가 숙주 세포로 주입되면 이 돌출 말단들이 상보 결합하여 환형 분자를 형성하고, 이어서 숙주의 DNA ligase에 의해 연결됩니다. 이와 같은 환형화가 이루어져야 이후의 전사·복제·삽입 신호가 정상적으로 작동할 수 있습니다. 이때 환형 형태는 site-specific recombination에 적합해 숙주 염색체의 특정 부위(attB)에 삽입되어 프로파지가 형성됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.16
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바이러스의 피막의 유무는 어떻게 결정되나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 바이러스가 피막을 가지는지, 가지지 않는지는 단순히 있다, 없다의 문제가 아니라, 바이러스의 증식 방식과 출아 과정에서 어떤 경로를 거치는지에 의해 결정되는 요인인데요, 우선 피막은 바이러스가 스스로 합성하는 것이 아니라, 숙주 세포의 세포막의 인지질 이중층을 획득한 것입니다. 바이러스는 증식 후 세포 밖으로 나올 때, 세포막을 뚫고 터져 나오기도 하지만, 어떤 바이러스는 세포막을 조금 감싸면서 출아하여 빠져나오기도 하는데요, 이때 세포막 일부가 함께 딸려 나와 바이러스의 바깥쪽을 감싸게 되고, 그것이 곧 피막이 되는 것입니다. 피막을 가질지 여부는 바이러스 유전체에 의해 미리 설계되어 있는데요 어떤 바이러스는 캡시드 단백질만을 합성하고 세포를 파괴하며 나오므로 비피막 바이러스가 되고, 어떤 바이러스는 막 단백질을 암호화하여 세포막에 삽입시킨 뒤, 출아 과정에서 그것을 포함하여 피막을 형성하게 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.15
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RNA 바이러스는 어떻게 유전 물질을 복제할 수 있나요?
안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 RNA 바이러스가 어떻게 자신의 유전 물질을 복제하는지는 분자적 수준에서 DNA 바이러스와는 차이가 있는데요, 핵심은 세포의 일반적인 효소로는 RNA → RNA 복제가 불가능하기 때문에, RNA 바이러스는 특별한 효소를 사용한다는 점입니다.우선 정상적인 세포에서는 DNA가 유전 물질로 저장되고, 이를 전사하여 RNA가 만들어지는데요, 하지만 세포에는 RNA를 직접 주형으로 삼아 RNA를 합성하는 효소가 없습니다. 따라서 RNA 바이러스는 스스로 이 효소를 암호화하거나, 바이러스 입자 안에 효소 단백질을 미리 넣어서 세포 안에 침투해야 복제가 가능합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.15
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담뱃잎 모자이크 바이러스는 왜 이러한 명칭을 얻게 되었나요?
안녕하세요. 질문해주신 담뱃잎 모자이크 바이러스(TMV)의 이름은 이 바이러스가 감염된 담배 잎에서 나타나는 특징적인 증상으로부터 기인한 것인데요, 19세기 말, 담배 농장에서 잎에 이상한 무늬가 생겨 수확량이 줄어드는 현상이 보고되었습니다. 연구자들은 이 원인을 찾다가, 세균보다 더 작은 입자가 원인이라는 사실을 밝혔고, 이것이 역사상 처음으로 발견된 바이러스인 TMV였습니다. 이때 TMV에 감염된 담배 잎에는 진한 녹색과 옅은 녹색이 불규칙하게 섞여 나타나는 반점 무늬가 생기는 것이 관찰되었는데요, 이 무늬가 마치 모자이크 타일 무늬처럼 얼룩덜룩 보이기 때문에 "모자이크"라는 표현이 붙은 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.15
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