답변 내역

안녕하세요.큰구렁이 같은 대형 뱀은 음식물을 잘게 부수지 않고 먹이를 통째로 삼킨 뒤 몸속에서 천천히 분해하는 방식으로 소화합니다. 사람은 치아로 씹는 기계적 분쇄가 중요하지만, 뱀의 이빨은 음식을 씹는 어금니가 아니라 먹이를 붙잡고 안쪽으로 끌어당기는 갈고리형 치아입니다. 이때 뱀이 자기 머리보다 큰 동물을 삼킬 수 있는 이유는 아래턱 좌우가 하나의 뼈로 붙어 있는 것이 아니라 탄력 있는 인대로 연결되어 있기 때문입니다. 즉 위턱과 아래턱, 좌우 턱이 각각 독립적으로 움직이며, 한쪽씩 번갈아 앞으로 내밀어 먹이를 조금씩 밀어 넣는 방식입니다. 삼키는 동안 입이 먹이로 가득 차면 숨쉬기 어려울 수 있는데요, 이때 뱀은 기관 입구를 앞으로 내밀 수 있어 먹이를 삼키는 중에도 호흡을 계속할 수 있기 때문에 긴 시간 동안 큰 먹이를 천천히 넘길 수 있습니다. 먹이가 위에 도달하면 본격적인 소화가 시작되는데요, 먹이를 삼킨 뒤에는 위와 장, 간, 췌장 활동이 급격히 증가합니다. 위산 분비량이 크게 늘고 pH가 매우 낮아져 근육 조직, 결합조직, 내장 등을 분해하기 시작하며, 펩신과 같은 단백질 분해효소, 지방 분해효소, 기타 소화효소가 작동합니다. 대형 뱀은 먹이의 살, 장기, 피부, 연골, 작은 뼈까지 상당 부분 소화할 수 있는데요, 특히 칼슘이 많은 뼈도 위산에 의해 점차 약해지고 분해됩니다. 이때 음식물의 소화 시간은 먹이 크기와 온도에 따라 다른데요, 작은 먹이는 며칠, 큰 포유류는 수주가 걸릴 수 있습니다. 대형 비단뱀이나 아나콘다가 큰 동물을 먹고 오랫동안 움직임이 둔해지는 이유도 이 때문입니다. 하지만 아무거나 무한정 소화가 가능한 것은 아닌데요, 너무 큰 먹이는 위장 압박, 부패, 이동성 저하, 포식 위험 증가를 가져올 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 심해는 빛이 거의 없고 수온이 낮으며 압력이 극도로 높은 거대한 생태계인데요, 깊이에 따라 환경이 크게 달라지므로 사는 생물도 층별로 다릅니다. 심해 생물은 작고 투명한 동물부터, 스스로 빛을 내는 생물, 거대한 포식자, 기괴한 형태의 생물까지 매우 다양합니다. 우선 200~1,000m의 황혼대는 약한 빛만 남아 있는 구간인데요, 낮에는 깊은 곳에 있다가 밤에 위로 올라오는 동물이 많이 서식합니다. 대표적으로 랜턴피시가 있으며, 몸에 발광기관이 있어 푸른빛을 냅니다. 1,000~4,000m의 심층대는 빛이 없는 완전한 어둠이며 수온은 매우 낮은데요, 이곳에는 아귀가 서식합니다. 아귀는 머리 앞쪽에 낚싯대 같은 돌기가 있고 끝에서 빛을 내어 먹이를 유인하며, 수컷이 암컷 몸에 붙어 기생하듯 살아가는 종도 있습니다. 4,000~6,000m의 심해저 평원에는 바닥 생물이 많은데요, 넓은 해저 평원에는 해삼, 불가사리, 다모류 벌레, 등각류, 거대 바다거미 등이 서식하며, 이곳 생물들은 위에서 떨어지는 유기물 찌꺼기에 의존합니다. 더 깊은 6,000m 이하 해구대는 해구 바닥 환경인데요, 이곳은 압력이 굉장히 높은 가장 극한 환경 중 하나입니다. 이곳에서는 심해 달팽이 고기가 발견되며 투명하거나 연한 색을 띠는 작은 갑각류, 단각류, 미생물 군집 등이 살고 있습니다. 마지막으로 심해에서 열수분출공 주변은 해저에서 뜨거운 황화수소가 분출되는 곳인데, 햇빛 없이도 화학합성 세균이 에너지를 만듭니다. 이를 바탕으로 거대 관벌레, 흰색 심해 조개, 심해 새우, 특수 게류가 대규모 군집을 이루고 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.부레옥잠이 물 위에 떠 있으면서도 뿌리가 쉽게 썩지 않는 이유는 구조적으로 수생 생활에 특화되어 있기 때문입니다. 일반적으로 식물이 물을 너무 많이 받아 뿌리가 썩는 가장 큰 이유는 산소 부족 때문입니다. 흙 속에는 원래 공기층이 있어 뿌리가 산소를 이용해 호흡하지만, 흙이 계속 물로 가득 차면 흙 입자 사이 공기 공간이 사라지면서 뿌리가 필요한 산소를 공급받지 못합니다. 이로 인해 뿌리 세포가 약해지고, 혐기성 미생물이나 곰팡이가 번식하면서 뿌리썩음병이 발생하게 됩니다. 반면 부레옥잠은 처음부터 물 위에서 살아가도록 진화한 부유성 수생식물에 속하다보니 물속에 늘어뜨린 뿌리로 직접 물속 영양염류를 흡수합니다. 또한 줄기와 잎자루 내부에 통기조직이 매우 발달해 있는데요, 이는 공기가 들어 있는 스펀지 같은 조직으로, 잎에서 얻은 산소를 내부 통로를 통해 뿌리까지 전달하기 때문에 뿌리가 물속에 있어도 산소를 공급받을 수 있습니다. 부레옥잠 잎자루가 부풀어 떠 있는 것도 내부의 공기 공간은 식물을 띄우는 동시에 가스 저장고 역할도 합니다. 이 공기층 덕분에 산소와 이산화탄소가 이동할 수 있으며 뿌리 주변 미세환경도 개선됩니다. 게다가 부레옥잠의 뿌리는 육상식물 뿌리처럼 두껍고 오래 유지되는 구조라기보다, 물속 환경에 맞게 비교적 유연하고 빠르게 자라며 재생됩니다. 따라서 오래된 뿌리가 일부 손상되더라도 새 뿌리가 계속 나오므로 전체 식물은 건강을 유지할 수 있습니다. 하지만고인 물에서도 절대 안 썩는 것은 아닌데요, 물이 지나치게 오염되어 유기물이 많고, 산소가 거의 없으며, 수온이 너무 높아 부패균이 폭증한 경우에는 부레옥잠도 스트레스를 받고 뿌리가 검게 변하거나 썩을 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.DNA의 이중나선 구조에서 수소결합은 DNA를 구성하는 염기 사이에서의 결합으로, DNA가 안정적으로 정보를 저장하면서도 필요할 때 정확히 열리고 복제될 수 있게 만들어줍니다. DNA는 당-인산 골격이 바깥쪽에 있고, 안쪽에는 염기들이 마주 보며 짝을 이루는데요, 아데닌은 티민과 이중 수소결합을 형성하고, 구아닌은 시토신과 삼중 수소결합을 형성하며 이러한 결합을 상보적이라고 합니다. 우선 수소결합은 이중나선 두 가닥의 결합을 안정화시켜 줍니다. DNA 한 가닥만으로도 염기서열 정보는 존재하지만, 두 가닥이 서로 마주 붙어 있으면 화학적으로 더 안정하고 손상에 대한 완충력이 커집니다. 개별 수소결합 하나는 공유결합보다 약한 세기를 작지만 수십억 개 염기쌍 전체에서 수많은 수소결합이 동시에 작용하므로 DNA 전체는 충분히 안정화될 수 있습니다. 또한 세포가 분열할 때 DNA 복제가 일어나면 두 가닥이 벌어지고 각각이 주형으로 작용하는데요, 이때 새 뉴클레오타이드는 수소결합 규칙에 따라 맞는 상대 염기를 선택해 붙습니다. 예를 들어 주형에 A가 있으면 T가, G가 있으면 C가 들어옵니다. 즉 수소결합 패턴이 어떤 염기가 맞는지를 분자 수준에서 판별하는 역할을 하는 것입니다. DNA는 평소에는 닫혀 있어야 하지만 복제, 전사, 수리 때는 국소적으로 열린 구조를 가져야 하는데요, 이때 헬리케이스 같은 효소가 ATP 에너지를 사용해 두 가닥을 분리할 수 있으며, 이후 다시 상보적으로 결합해 구조를 회복할 수도 있습니다. 또한 G-C 쌍이 A-T 쌍보다 수소결합이 하나 더 많기 때문에, GC 비율이 높은 DNA 구간은 일반적으로 더 높은 온도에서 분리됩니다. 이것은 유전자 조절, PCR 설계, 미생물 적응성 등에도 영향을 줍니다. 이러한 수소결합이 없었다면 상보적 염기쌍이 안정적으로 형성되지 못해 두 가닥 DNA 구조 자체가 성립하기 어려웠을 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.늑대는 과거 한반도 전역의 산림과 들판에 널리 분포했던 대형 포식자였던 것은 맞습니다. 실제로 조선시대 기록, 일제강점기 자료, 근현대 증언을 보면 북부 산악지대뿐 아니라 중부 지역과 남부 지역에도 존재했습니다. 하지만 현재 대한민국 본토 산지에 안정적으로 번식하는 야생 늑대 개체군이 존재한다는 증거는 없기 때문에 한국의 야생 늑대는 사실상 지역 절멸 상태로 보는 것이 학계의 주된 입장입니다. 늑대가 사라진 주요 이유는 우선 일제강점기와 전후 시기까지 이어진 집중 포획 및 유해조수 구제 정책이 가장 컸고, 이외에도 산림 훼손과 농경지 확대, 도로 건설 등으로 서식지가 단절되었습니다. 게다가 늑대가 잡아먹는 사슴이나 노루, 멧돼지 외 소형 포유류 등 먹이망 변화도 영향을 주었습니다. 늑대와 같은 대형 포식자는 넓은 영역과 충분한 먹이, 낮은 인간 압력을 필요로 하는데 한국의 고밀도 인구 환경은 매우 불리했다고 보시면 됩니다. 야생 늑대가 실제로 존재하려면 단발 목격이 아니라 반복적인 카메라 트랩 자료, 유전자 샘플, 번식 흔적, 지속적 개체군 데이터가 필요한데요, 현재 남한에서는 이런 수준의 증거가 축적되어 있지 않습니다. 반면 북한 북부나 산악 지역이나 중국 및 러시아 접경 북방 생태권에는 늑대가 남아 있을 가능성이 있는데요, 역사적으로 한반도 늑대는 북방 개체군과 연결되어 있었을 가능성이 큽니다. 다만 군사분계선 이남으로 자연 확산해 안정 개체군을 이루었다는 증거는 현재 없습니다. 감사합니다.

안녕하세요.참당귀 씨앗을 전년 가을에 파종했는데 봄이 되어도 발아하지 않는다면, 참당귀 종자의 특성상 발아력이 매우 빨리 떨어지고, 휴면 타파 조건이 어렵기 때문입니다. 우선 참당귀는 산형과 식물이기 때문에 종자 수명이 짧은 편인데요, 따라서 채종 직후에는 살아 있어도 건조 및 고온 보관 과정에서 활력이 급격히 떨어질 수 있습니다. 8월에 채종한 씨앗을 실온에서 몇 달 두었다가 11월에 파종했다면, 이미 발아율이 상당히 낮아졌을 가능성이 있습니다. 또한 참당귀 종자는 완전히 익어 보여도 내부 배가 덜 발달한 상태로 떨어지는 경우가 있는데요, 이 경우에 종자는 바로 발아하지 않고 일정 기간 저온 및 습윤 조건을 거치며 내부 배가 후숙되고 휴면이 풀려야 싹이 틀 수 있습니다. 단순히 겨울을 지났다고 다 되는 것이 아니라, 충분히 습한 상태에서 일정 기간 낮은 온도를 받는 것이 중요하기 때문에, 겨울 동안 토양이 지나치게 건조했다면 저온은 겪었어도 휴면 타파가 충분하지 않았을 수 있습니다.또한 참당귀처럼 작은 종자는 깊게 묻으면 발아 후 지표면까지 올라오지 못하기 때문에 한곳당 10립 이상 넣고 복토가 두꺼웠다면, 실제로 발아는 했으나 지상 출현에 실패했을 가능성도 있습니다. 마지막으로 용인지방 겨울 자체는 참당귀 종자가 월동 가능한 범위일 수 있으나, 겨울철 배수가 나쁜 토양에서 씨앗이 장기간 젖어 있으면 곰팡이나 세균과 같은 병원체로 인해 부패할 수 있습니다. 반대로 지나치게 건조해도 휴면 타파가 어렵다보니, 겨울 노지 파종은 온도보다 수분 관리가 더 중요합니다. 감사합니다.

안녕하세요.창조주가 실제로 창조했는지 어떻게 아느냐에 대해 답변드리자면, 이것은 일반적인 과학 실험처럼 실험실에서 직접 재현하거나 측정하기 어려운 주제입니다. 과학의 경우에는 관측 가능한 자연 현상을 설명하는 데 강점을 가지며, 우주의 팽창, 별의 형성, 생명의 진화 같은 과정은 연구할 수 있습니다. 예를 들어 빅뱅 우주론은 우주가 매우 뜨겁고 밀도 높은 초기 상태에서 팽창해 왔다는 관측 근거를 설명할 수 있지만, 왜 우주가 존재하며 최초 원인은 무엇인지, 그 배후에 의지가 있는 존재가 있는지와 같은 궁금증은 과학만으로 최종 판정하기 어려운 형이상학적 질문입니다. 일부의 경우 우주의 질서, 자연 법칙의 정교함, 생명체의 복잡성에서 창조주의 흔적을 본다고 생각하며 이를 목적론적 논증 또는 설계 논증이라 부르기도 합니다. 반면에 다른 사람들은 복잡성도 자연선택, 물리 법칙, 긴 시간 축적을 통해 설명될 수 있다고 봅니다. 말씀하신 것처럼 인간은 풀 한 포기도 못 만드는데 어떻게 창조주가 다 만들었을까?라는 생각의 경우, 실제로 인간은 씨앗 하나를 처음부터 무에서 만들지는 못합니다. 하지만 식물학을 통해 풀 한 포기가 자라는 메커니즘은 상당히 이해하고 있으며 씨앗 속 유전정보, 광합성, 세포분열, 호르몬 조절, 토양 영양분 흡수 등이 결합해 풀이 자랍니다. 이처럼 인간은 자연 법칙을 활용해 재배와 육종, 유전자 편집까지 하지만, 생명의 근본 구조를 완전히 새로 창조하는 수준과는 다른 문제입니다. 감사합니다.

안녕하세요.물 분자 간의 수소결합은 극성을 가진 물 분자의 수소와 다른 물 분자의 산소 사이에 형성되는 분자간 인력을 말하는데요, 이 결합은 높은 끓는점, 큰 비열, 높은 표면장력, 그리고 액체보다 밀도가 낮은 얼음이라는 성질을 갖게 만들어줍니다. 물 분자 하나를 보면, 산소 원자에 수소 원자 두 개가 공유결합으로 연결되어 있습니다. 이때 산소는 수소보다 전기음성도가 훨씬 크므로, 공유 전자를 자기 쪽으로 더 강하게 끌어당기기 때문에, O-H 결합에서 전자밀도는 산소 쪽으로 치우치고, 산소는 부분 음전하를, 수소는 부분 양전하를 띱니다. 게다가 물 분자는 104.5°의 굽은 구조를 가지므로 두 결합의 극성이 상쇄되지 않고, 분자 전체가 강한 극성을 갖습니다.즉 한 물 분자의 부분 양전하를 띤 수소가, 옆에 있는 다른 물 분자의 부분 음전하를 띤 산소에 정전기적으로 끌리는 수소결합이 형성되는데요, 이는 반데르발스 힘보다 강하고 매우 중요한 상호작용입니다. 물 한 분자는 이론적으로 최대 네 개의 수소결합 네트워크에 참여할 수 있는데요, 산소의 비공유 전자쌍 두 개로 두 번 받을 수 있고, 수소 두 개로 두 번 줄 수 있기 때문입니다. 수소결합 때문에 물의 끓는점이 비정상적으로 높은데요, 같은 족의 작은 수소화합물인 황화수소는 훨씬 낮은 온도에서 기체가 됩니다. 분자량만 보면 물도 상온에서 기체여야 할 것처럼 보입니다. 하지만 분자들 사이 수소결합 네트워크를 끊어야 기체로 날아갈 수 있으므로 더 많은 에너지가 필요하기 때문에 상온에서 액체이고, 끓는점도 100℃로 높습니다. 또한 비열과 기화열이 큰 이유도 수소결합 때문인데요, 물을 데우면 온도 상승 전에 분자 운동 증가뿐 아니라 수소결합 재배열과 일부 파괴에 에너지가 필요하기 때문에 물은 온도 변화가 느리고, 지구 기후 완충 능력과 생명체 체온 안정성에 큰 역할을 합니다. 말씀하신 것처럼 액체 상태에서는 수소결합이 계속 재편되며 분자들이 비교적 촘촘하게 움직일 수 있지만, 물이 고체 상태로 얼게 되면 분자들이 규칙적으로 배열되며 각 물 분자가 네 방향으로 수소결합하는 육각형 격자 구조를 형성합니다. 이 구조는 내부에 빈 공간이 많아 액체 물보다 덜 촘촘하기 때문에 얼음의 밀도가 물보다 낮아 물에 뜨는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 비료란 식물이 잘 자라도록 토양이나 작물에 공급하는 영양분의 농축 원료를 말합니다. 자연 상태에서도 식물은 흙, 물, 공기에서 필요한 원소를 얻을 수 있지만 농사를 계속 지으면 토양 속 영양분이 빠르게 소모되기 때문에 부족해진 성분을 보충하기 위해 비료를 사용하는 것입니다. 이때 핵심은 식물이 많이 필요로 하는 질소, 인, 칼륨인데요, 특히 질소 비료는 농업에서 가장 중요합니다. 식물은 질소를 단백질, 엽록소, 핵산 합성에 사용하는데, 대기 중에는 질소 기체가 약 70% 이상으로 매우 많지만 식물은 이를 직접 이용하기 어렵습니다. 그래서 공기 중 질소와 수소를 고온과 고압 조건에서 반응시키는 하버-보슈법으로 암모니아를 만들며, 이 암모니아를 바탕으로 요소, 질산암모늄, 황산암모늄 같은 질소 비료가 생산됩니다. 다음으로 인산 비료는 뿌리 성장, 꽃과 열매 형성, 에너지 대사에 중요한데요, 인은 주로 지하에서 채굴한 인광석에서 얻습니다. 이때 인광석은 그대로는 잘 녹지 않아 식물이 이용하기 어렵기 때문에 황산이나 인산으로 처리해 수용성이 높은 과인산석회, MAP, DAP 같은 비료로 가공하여 식물 뿌리가 흡수하기 쉽게 만들어 줍니다.마지막으로 칼륨 비료는 수분 조절, 효소 활성, 병해 저항성, 줄기 강도에 중요한데요, 염화칼륨은 가장 흔한 칼륨 비료이고, 염소에 민감한 작물에는 황산칼륨을 사용하기도 합니다. 앞서 말한 세가지 원소를 혼합한 것이 복합 비료이며, 포장지에 20-20-20, 21-17-17 같은 숫자가 적혀 있다면 이는 질소-인산-칼륨의 함량 비율을 의미합니다. 또한 식물은 소량이지만 미량원소도 필요하기 때문에 철, 아연, 망간, 구리, 칼슘 등이 부족하면 생육에 저하가 생길 수 있으므로 별도로 첨가하기도 합니다. 감사합니다.