답변 내역

안녕하세요.세포 호흡은 생물이 포도당 같은 유기물을 분해하여 ATP라는 형태의 에너지를 얻는 과정인데요, 사람을 포함한 대부분의 생물은 이 과정을 통해 움직이고, 체온을 유지하고, 세포를 합성하는 데 필요한 에너지를 얻습니다. 산소를 사용하는 일반적인 호기성 세포 호흡은 크게 해당과정, 피루브산 산화, 시트르산 회로(크렙스 회로), 전자전달계와 산화적 인산화의 단계로 진행되며, 첫 번째 단계는 해당과정입니다. 이 과정은 세포질에서 일어나며 산소 없이도 진행되는데요, 포도당 1분자는 탄소 3개로 이루어진 피루브산 2분자로 분해됩니다. 이 과정에서 순수하게 ATP 2분자와 NADH 2분자가 생성되며, NADH는 이후 단계에서 전자를 운반하는 역할을 합니다. 즉 이는 포도당을 잘게 쪼개며 일부 에너지를 먼저 얻는 단계입니다. 두 번째는 피루브산 산화인데요, 생성된 피루브산은 미토콘드리아 내부로 들어가 아세틸 CoA로 전환됩니다. 이 과정에서 이산화탄소가 방출되고, 추가로 NADH가 만들어지는데요, 포도당 속 탄소 일부가 이산화탄소 형태로 처음 빠져나오기 시작합니다. 다음은 시트르산 회로인데요, 미토콘드리아 기질에서 일어나며, 아세틸 CoA가 여러 효소 반응을 거치면서 완전히 분해됩니다. 여기서 더 많은 CO₂가 발생하고, 에너지 저장 분자인 NADH와 FADH₂, 그리고 소량의 ATP가 생성되는데요, 뒤 단계에서 사용할 고에너지 전자 운반체인 NADH, FADH₂를 대량 생산하는 것이 주 목적입니다. 마지막 단계는 전자전달계와 산화적 인산화인데요, 이 과정은 미토콘드리아 내막에서 일어나며, NADH와 FADH₂가 운반한 전자가 여러 단백질을 통과하면서 에너지를 방출합니다. 이 에너지로 수소 이온 농도 차가 만들어지고, 이를 이용해 ATP 합성효소가 대량의 ATP를 생산하며, 최종적으로 전자는 산소와 결합하여 물이 됩니다. 이때 산소는 바로 이 마지막 단계에서 필요합니다. 최종적으로 포도당 1분자가 완전히 분해되면 이론적으로 약 30~32분자의 ATP가 만들어집니다. 감사합니다.

안녕하세요.동화 속 잭과 콩나무에 나오는 콩은 우리가 먹는 콩나물의 콩과는 다르다고 보는 게 맞을 것 같은데요,현실 기준으로는 같은 식물일 가능성이 매우 낮습니다. 우리가 먹는 콩나물은 보통 대두나 숙주용 녹두를 발아시켜 키운 어린 싹인데, 며칠이면 자라지만 수십 미터 높이로 치솟는 거대한 덩굴이 되지는 않습니다. 반면 동화 속 콩은 하룻밤 사이에 하늘까지 닿는 거대한 식물로 자라는데요, 이건 생물학적으로 보면 현실 식물이 아니라 마법이 깃든 콩으로 설정된 것입니다. 영어 원작 제목도 Jack and the Beanstalk인데, 여기서 beanstalk는 콩 줄기 또는 콩 덩굴을 뜻하기 때문에, 콩나물이라기보다는 거대한 콩덩굴에 가깝습니다. 다만 실제 콩과 식물 중에도 덩굴성 콩이 있는데요, 강낭콩이나 덩굴콩 종류는 지지대를 타고 빠르게 자라며 높이 올라갑니다. 옛사람들이 이런 식물을 보며 상상력을 더해 하늘까지 닿는 콩줄기 이야기를 만들었을 가능성도 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.곤충의 대발생은 얼핏 보면 생태계가 이상해진 것처럼 보이지만, 곤충의 번식 전략과 환경 조건이 우연히 맞아떨어졌을 때 나타나는 현상인 경우가 많습니다. 다만 최근에는 기후 변화와 도시 환경 변화 때문에 예전보다 규모가 커지거나 발생 지역이 달라지는 사례도 늘고 있는데요, 원래 곤충은 한 번에 매우 많은 알을 낳고, 대부분은 천적, 기후, 먹이 부족 때문에 살아남지 못하는 전략을 씁니다. 평소에는 포식자나 질병, 기온 같은 요인 때문에 개체 수가 억제되다가, 어느 해에는 여러 조건이 동시에 유리해지면 생존률이 급격히 높아져 개체 수가 폭발적으로 증가하는데요, 대발생의 대표 원인은 먼저 기후 조건입니다. 겨울이 따뜻하면 원래 추위에 죽었어야 할 유충이나 알이 많이 살아남고, 봄과 초여름의 온도 및 습도가 적절하면 성장 속도와 번식률이 올라가며 이상고온이나 온난화는 일부 곤충의 대발생 가능성을 높입니다. 또한 특정 식물이 많아지거나 도시 녹지, 농작물, 유기물이 늘면 곤충이 번식하기 쉬워지는데요, 예를 들어 러브버그로 알려진 중국단털파리는 유충 시기에 낙엽이나 부패 유기물을 먹기 때문에, 환경 조건이 맞으면 개체 수가 급증할 수 있습니다. 천적 감소도 영향을 주는데요, 거미, 기생벌, 개구리 같은 천적이 줄어들거나 생태계 균형이 변하면 곤충 억제력이 약해집니다. 농약 사용도 역설적으로 천적을 더 줄여 특정 해충 폭증을 부를 수 있습니다. 말씀해주신 러브버그처럼 도시에서 갑자기 눈에 띄는 곤충은 실제 개체 수 증가뿐 아니라 인공조명과 건물, 차량 불빛에 몰리는 습성 때문에 체감 규모가 더 커 보이기도 합니다. 감사합니다.

안녕하세요.진드기에 물리면 사람이 죽을 수도 있긴 합니다. 우리나라에서는 주로 참진드기가 옮기는 중증열성혈소판감소증후군 같은 질환이 문제가 되는데, 감염되면 일부는 중증으로 진행해 사망할 수 있습니다. 하지만 중요한 점은 진드기에 물렸다고 해서 모두 감염되는 것은 아닌데요, 진드기 자체가 바이러스를 가지고 있어야 하고, 실제로 사람에게 전파가 일어나야 합니다.따라서 피 빨리면 바로 바이러스 감염인가?라는 질문에는 꼭 그렇지는 않습니다. 감염된 진드기에 물려도 전염이 안 될 수 있고, 반대로 충분히 노출되면 감염될 수도 있기 때문에, 진드기에 물렸다는 사실 자체보다 이후 증상이 생기는지가 중요합니다. 보통 물린 뒤 며칠에서 2주 사이에 고열, 심한 몸살, 설사, 구토, 피로감 등이 나타나면 빨리 진료를 받아야 합니다. 또한 왜 백신이 없는지와 같은 의문이 들 수 있는데, 사실 연구는 계속 진행되고 있습니다. 다만 이런 바이러스들은 백신 개발이 쉽지 않고 환자 수, 개발 비용, 바이러스 특성 등 여러 이유 때문에 아직 널리 사용되는 예방백신이 없는 상태이며, 따라서 현재는 예방과 조기 치료가 가장 효과적인 방법입니다. 예방을 위해서 풀숲이나 산, 밭에 갈 때는 반팔이나 반바지보다 긴팔과 긴바지, 긴양말을 입고 피부 노출을 줄이는 것이 좋습니다. 바지 끝을 양말 안으로 넣으면 진드기가 피부로 들어가기 어려워집니다. 또한 풀밭에 바로 눕거나 옷을 벗어 두는 것도 피하는 편이 좋고, 야외 활동 후에는 바로 샤워하면서 귀 뒤, 목, 겨드랑이, 허리, 무릎 뒤, 머리카락 속처럼 잘 안 보이는 부위를 확인해야 합니다. 진드기 기피제를 사용하는 것도 도움이 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.인간과 돼지의 장기 구조나 생리 기능이 비슷한 이유는 아주 오래전 공통 조상에서 갈라져 진화했기 때문이며, 둘 다 더 먼 과거의 공통 포유류 조상을 공유하고 있습니다. 우선 인간은 영장류 계통이고, 돼지는 우제류 계통에 속하는데요, 이 두 계통은 약 8천만~1억 년 전 전후 살았던 초기 태반포유류 조상 집단에서 서로 다른 방향으로 진화한 것으로 추정됩니다. 그보다 더 거슬러 올라가면 모든 포유류는 초기 포유동물 조상을 공유하고, 더 멀리는 양서류·어류 단계까지 공통 조상이 이어집니다. 인간과 돼지 장기가 비슷한 이유는 생존에 필요한 기본 기관이 포유류에서 공통적으로 유지되었고, 이를 만드는 발달 유전자도 상당 부분 보존됐기 때문인데요, 따라서 돼지 심장 크기나 혈관 구조, 피부 특성 등의 유사성으로 인해 이식 연구나 의학 연구에서 관심을 받기도 합니다. 감사합니다.

안녕하세요.다육이 자구를 이식할 때는 자구에 뿌리가 있는지, 없는지, 또 분리 과정에서 상처가 생겼는지에 따라 방법이 달라지는데요, 보통의 경우에는 성체를 화분에서 꺼내 상태를 확인한 뒤 자구를 분리하는 게 가장 안전합니다. 자구가 이미 자체 뿌리를 가지고 있다면, 손으로 살살 비틀어 떼거나 성체와 연결 부위를 분리해 뿌리째 옮겨 심는 것이 성공률이 높고, 뿌리 없이 줄기만 붙어 있다면 칼이나 가위로 자구를 떼어낸 뒤 발근을 유도해야 합니다.분리 후에는 상처 유무가 중요한데요, 상처가 생긴 경우에는 바로 심지 말고 통풍 잘 되는 그늘에서 2~7일 정도 말려 절단면이 마르도록 합니다. 큰 자구나 줄기가 두꺼우면 더 오래 말리기도 하며 이 과정을 거쳐야 무름병이나 곰팡이를 줄일 수 있습니다. 반대로 뿌리 손상 없이 깔끔하게 분리된 경우에는 말리는 기간을 짧게 하거나 상태가 좋으면 거의 바로 심어도 됩니다. 심은 뒤 뿌리 손상이나 절단 있는 경우에는 심고 나서 약 5~10일 후 첫 물 주기 권장드리며, 상처가 아물기 전에 물을 주면 썩을 위험이 큽니다. 건강한 뿌리가 있고 손상 거의 없는 경우에는 심은 뒤 2~3일 정도 지나서 가볍게 물 주는 경우가 많습니다. 다만 바로 듬뿍 주는 건 피하는 편이 안전합니다. 또한 이식 직후에는 강한 햇빛보다 밝은 반그늘과 통풍 좋은 곳에서 며칠 적응시키는 것이 좋습은데요, 햇빛을 너무 빨리 강하게 받으면 수분 스트레스로 쪼글쪼글해질 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.해바라기가 해를 따라 움직이는 현상은 주로 꽃봉오리 단계, 즉 개화 전 성장기에 나타나는데요, 어린 해바라기는 아침에는 동쪽을 향하고 낮 동안 태양을 따라 서쪽으로 움직인 뒤, 밤에는 다시 동쪽 방향으로 돌아갑니다. 이 움직임은 줄기 양쪽의 성장 속도가 다르게 조절되기 때문에 일어나는 일종의 성장 운동인데요, 반면에 꽃이 완전히 피고 성숙한 해바라기는 보통 더 이상 태양을 따라 움직이지 않습니다. 대부분 동쪽 방향을 향한 채 고정되기 때문에 활짝 핀 해바라기 밭을 보면 꽃들이 대개 동쪽을 향하고 있는 경우가 많습니다. 아무래도 동쪽을 향한 꽃은 아침 햇빛을 더 빨리 받아 꽃의 온도가 일찍 올라가고, 그 결과 벌 같은 수분 매개 곤충을 더 많이 끌어들여 번식에 유리할 수 있다보니 이러한 경향성이 나타납니다. 감사합니다.

안녕하세요.식충식물은 일반 식물과 같은 광합성 생물이기 때문에, 마찬가지로 잎의 엽록체를 통해 태양빛을 받아 이산화탄소와 물로부터 포도당을 합성하며, 생존에 필요한 탄소 골격과 에너지의 대부분은 광합성으로 확보합니다. 따라서 식충식물이 곤충을 먹는다고 해서 동물처럼 먹이를 에너지원으로 사용하는 것은 아닌데요, 오히려 곤충은 주로 질소, 인, 칼륨, 황 같은 무기영양소를 보충하기 위한 수단에 가깝습니다.일반적인 식물은 뿌리를 통해 토양 속 질산염이나 암모늄 형태의 질소를 충분히 흡수할 수 있지만, 식충식물은 대부분 산성 습지, 이탄지, 모래 토양처럼 질소와 인이 극도로 부족한 환경에서 진화했기 때문에 뿌리만으로는 필요한 영양분을 충분히 얻기 어렵습니다. 따라서 광합성 자체에 대한 의존도는 여전히 매우 높지만, 무기영양소 획득 방식에서는 일반 식물과 상당한 차이를 보이며, 많은 식충식물은 생체 질소의 상당 부분을 곤충으로부터 공급받기도 합니다. 식충식물이 곤충을 소화할 때는 단백질을 분해하는 프로테아제, 키틴질 외골격을 분해하는 키티나아제, 핵산을 분해하는 뉴클레아제, 지방을 분해하는 리파아제, 인산 화합물을 분해하는 포스파타아제 등을 분비합니다. 이런 효소 조합은 종마다 다르게 특화되어 있는데요, 예를 들어, 벌레를 끈적한 점액으로 붙잡는 끈끈이주걱류는 점액과 소화효소를 동시에 분비해 서서히 분해합니다. 통 모양 구조 속으로 곤충을 빠뜨리는 벌레잡이통풀류는 소화액이 고여 있는 함정을 이용하며, 순간적인 잎 닫힘 운동을 하는 파리지옥의 경우에는 감각털을 자극받으면 전기적 신호를 발생시켜 잎을 빠르게 닫고, 이후 내부에서 소화효소를 분비합니다. 진화적으로 식충식물은 원래 해충 방어용 점액 분비, 잎의 움직임, 표면 털 구조 같은 일반 식물의 방어 시스템이 점차 먹이 포획과 영양 획득 기능으로 전환되면서 나타난 것으로 생각해볼 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.현재 고생물학계에서 가장 널리 받아들여지는 설명은 공룡의 대멸종이 거대한 소행성 충돌로 시작되었고, 이후 연쇄적으로 발생한 급격한 환경 변화가 실제 대량 멸종의 핵심 원인이 되었다는 것입니다. 약 6,600만 년 전, 지금의 유카탄 반도 근처에 지름 약 10km 정도로 추정되는 소행성이 충돌했고, 이 사건은 백악기-고제3기 대멸종의 시작점으로 여겨지는데요, 충돌 순간에는 엄청난 에너지가 방출되며 주변 생물들은 폭풍, 초고온 열복사, 화재, 지진, 해일 등으로 직접 피해를 입었을 가능성이 큽니다. 하지만 전 지구적 멸종을 일으킨 더 중요한 과정은 그 다음이었는데요, 소행성 충돌로 암석과 황 화합물, 먼지 입자들이 성층권까지 올라가 햇빛을 장기간 차단했을 것으로 추정됩니다. 결과적으로 지구 표면에 도달하는 태양빛이 급격히 줄어들고, 광합성을 하는 식물과 해양 식물플랑크톤이 큰 타격을 받게 됩니다. 식물이 줄어들면 초식 공룡들이 먹이를 잃고, 다시 육식 공룡들도 먹이사슬 붕괴의 영향을 받게 되며, 생태계 전체가 연쇄적으로 무너질 수 있습니다. 또한 대기 중 먼지와 에어로졸 때문에 한동안 암흑기 또는 급격한 기온 저하가 있었을 것으로 보는데요, 이후에는 온실가스 증가로 반대로 기온 상승이 일어났을 가능성도 제기됩니다. 즉, 짧은 기간 안에 추위, 먹이 부족, 산성비, 해양 화학 변화 같은 스트레스가 동시에 발생했을 수 있습니다. 또한 당시 이미 거대한 화산활동도 있었을 가능성이 큰데요, 현재 데칸 트랩에서는 공룡 멸종 시기와 비슷한 대규모 화산활동 흔적이 발견됩니다. 화산은 이산화황, 이산화탄소, 화산재를 대량 방출해 기후와 생태계에 영향을 줄 수 있습니다. 하지만 모든 생물이 다 멸종하지 않은 것은, 몸집이 작고, 씨앗이나 곤충, 사체 등 다양한 먹이를 먹을 수 있었던 일부 생물들은 상대적으로 생존 가능성이 높았을 것으로 추정됩니다. 그래서 작은 포유류, 일부 파충류, 양서류, 그리고 수각류 공룡에서 진화한 초기 조류 계통은 살아남을 수 있었습니다. 감사합니다.

안녕하세요.오래전에 죽은 사람의 유해를 보고 시기나 외관 등을 파악하기 위해서 고고학, 법의학, 해부학, 분자생물학, 화학, 영상의학 등이 함께 사용됩니다. 말씀하신 사례는 아마 알프스에서 발견된 외치일 것으로 보이는데요, 그는 약 5,000년 전 살았던 사람으로, 얼음 속에서 거의 자연 냉동 상태로 보존되어 발견되었습니다. 이렇게 추운 환경에서는 피부, 장기, 머리카락, 옷까지 남아 있는 경우가 있어 굉장히 많은 정보를 얻을 수 있습니다. 우선 언제 살았는지에 대해서는 방사성 탄소 연대측정으로 알아내는데요, 생물이 살아 있을 때는 대기 중 탄소를 계속 받아들이는데, 죽으면 더 이상 받아들이지 않고 몸속 탄소-14가 일정 속도로 줄어듭니다. 과학자들은 뼈, 피부, 옷, 나무 도구 등에 남은 탄소-14 양을 측정해서 대략 몇 년 전에 살았는지 계산합니다. 나이의 경우에는 뼈와 치아를 보면 어느 정도 추정할 수 있습니다. 사람은 성장하면서 뼈의 끝부분이 붙고, 치아 마모 정도, 턱뼈 변화, 관절 마모, 골밀도 등이 나이에 따라 달라지며, 어린 사람과 노인의 뼈는 구조가 꽤 다르기 때문에 대략적인 연령대를 추정할 수 있습니다.성별의 경우에는 뼈 구조로 어느 정도 알 수 있는데요, 특히 골반은 출산과 관련되어 구조 차이가 비교적 뚜렷하며, 두개골 형태나 턱뼈, 눈썹뼈 돌출 정도도 참고합니다. 무엇을 먹었는지에 대해서는 위장이나 장 속 내용물이 남아 있으면 직접 분석할 수 있고, 머리카락, 뼈, 치아에 남은 탄소나 질소 동위원소 비율을 보면 주로 식물을 먹었는지, 고기를 많이 먹었는지, 바닷가에 살았는지 같은 생활환경까지 추정할 수 있습니다. 감사합니다.