답변 내역

안녕하세요. 식물을 거꾸로 매달아 재배한다고 해서 바로 죽는 것은 아니지만, 일반적인 방향으로 자랄 때와는 성장 방식과 작황에 차이가 생길 수 있습니다. 식물에는 중력을 감지해 뿌리와 줄기의 방향을 조절하는 굴중성이라는 특성이 있기 때문입니다. 뿌리는 일반적으로 중력 방향으로 자라려 하고, 줄기와 잎은 반대로 위쪽을 향하려는 성질이 있습니다. 그래서 토마토나 과일나무를 거꾸로 매달아 놓으면 처음에는 줄기와 뿌리가 원래 방향을 유지하지 못하고 다시 방향을 잡으려는 과정이 나타날 수 있습니다.특히 토마토처럼 줄기가 유연한 식물은 거꾸로 매달아도 살아갈 수 있으며, 실제로 화분을 거꾸로 매달아 재배하는 방식도 있는데요, 열매가 아래쪽으로 자연스럽게 늘어져 자라기 때문에 지지대가 덜 필요하고, 땅과 직접 닿지 않아 일부 토양성 병해나 잡초 문제를 줄일 수 있다는 장점도 있습니다. 하지만 식물이 중력 방향을 계속 감지하면서 줄기를 다시 위쪽으로 굽히려 하기 때문에 줄기가 휘거나 뒤틀리는 현상이 나타날 수 있고, 뿌리가 충분한 공간과 수분을 확보하지 못하면 성장 속도나 열매 생산량이 오히려 떨어질 수도 있습니다. 또한 과일나무처럼 크고 무거운 식물을 거꾸로 매다는 것은 훨씬 어렵습니다. 뿌리와 줄기의 구조가 일반적인 성장 방향을 전제로 발달하기 때문에 장기간 거꾸로 두면 생장에 스트레스를 받을 수 있고, 물과 무기질을 이동시키는 과정에도 부담이 생길 수 있습니다. 특히 큰 나무는 단순히 방향만 뒤집는다고 해서 정상적으로 자라는 것이 아니라 뿌리의 형태와 줄기의 생장 방향까지 영향을 받기 때문에 일반적인 재배 방법으로는 적합하지 않습니다. 특히 식물이 열매를 맺는 양은 방향 하나만으로 결정되는 것이 아닙니다. 햇빛을 얼마나 받는지, 물과 영양분이 충분한지, 잎이 얼마나 건강하게 광합성을 하는지, 온도와 뿌리의 상태가 어떤지가 훨씬 중요합니다. 따라서 거꾸로 재배하면 특별히 열매가 더 많이 열리는 것은 아니며, 토마토처럼 작은 화분에서도 잘 자라는 식물은 어느 정도 가능하지만 대부분의 과일나무에서는 오히려 생육에 불리할 가능성이 높습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 사람에게 면역이 생기는 과정을 쉽게 말하면 우리 몸의 면역계가 한 번 만난 병원체를 기억하기 때문입니다. 코로나바이러스나 인플루엔자 같은 바이러스가 처음 몸에 들어오면 면역계는 바이러스의 특징을 파악하고 항체를 만드는 B세포와 감염된 세포를 제거하는 T세포 등을 동원해 바이러스와 싸우는데요, 이 과정이 끝난 뒤에는 일부 B세포와 T세포가 기억세포로 남게 되는데, 같은 병원체가 다시 들어오면 이 기억세포가 빠르게 반응하면서 처음 감염됐을 때보다 훨씬 신속하게 방어할 수 있습니다. 이것이 우리가 흔히 말하는 면역이 생겼다는 의미입니다.그렇다고 한 번 앓았다고 해서 평생 다시 걸리지 않는 것은 아닌데요, 시간이 지나면서 항체의 양이 감소할 수도 있고, 바이러스 자체가 변하면서 기존 면역이 새로운 형태의 바이러스를 제대로 인식하지 못할 수도 있기 때문입니다. 특히 인플루엔자 바이러스는 계속 변하기 때문에 예전에 독감에 걸렸더라도 새로운 유형의 독감에 다시 감염될 수 있습니다. 코로나19 역시 한 번 감염됐다고 재감염이 완전히 차단되는 것은 아닙니다. 다만 이전 감염으로 만들어진 면역 기억이 남아 있다면 다시 감염되었을 때 바이러스를 더 빠르게 억제해 증상이 가볍게 지나가거나 중증으로 진행되는 것을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 즉 이를 생물학적으로 표현하면 우리 몸의 면역계는 한 번 싸워본 적의 특징을 기억하는 방어 시스템이라고 할 수 있습니다. 처음 만난 병원체와 싸우면서 정보를 저장해 두었다가 같은 병원체가 다시 나타나면 훨씬 빠르게 대응하는 것이죠. 따라서 한 번 걸리면 면역이 생기느냐라는 질문에는 대부분의 경우 면역반응과 면역 기억은 만들어지지만, 그 강도와 지속 기간은 질병마다 다르며 재감염이 가능한 경우도 많다고 답할 수 있겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 히어로물에서 등장하는 스파이더맨이나 울프맨처럼 동물의 유전자를 받아 사람이 갑자기 특별한 능력을 갖게 되는 설정은 현재 생물학적으로는 거의 불가능하다고 보는 것이 맞습니다. 가장 큰 이유는 동물의 특정 능력이 단순히 하나의 유전자만으로 만들어지는 것이 아니기 때문인데요, 예를 들어 거미가 거미줄을 만드는 능력은 특정 유전자 하나만 가지고 있는 것이 아니라 거미줄을 만드는 단백질과 이를 분비하는 기관, 근육과 신경계 등이 함께 작동한 결과입니다. 따라서 사람에게 거미의 유전자 하나를 넣는다고 해서 손목에서 거미줄이 나오거나 벽을 자유롭게 기어오를 수 있게 되지는 않습니다.특히 이미 성장한 성인의 몸을 다른 동물처럼 바꾸는 것은 훨씬 어려운데요, 우리의 뼈와 근육, 혈관, 신경, 피부 등은 성장 과정에서 서로 연결되면서 만들어지기 때문에 유전자 하나를 추가한다고 해서 갑자기 새로운 기관이 만들어지지는 않습니다. 울프맨처럼 사람이 순식간에 늑대로 변하려면 얼굴뼈와 턱, 치아, 척추, 근육, 피부, 털, 신경계까지 몸 전체가 동시에 재구성되어야 하는데, 현재의 생물학으로는 사실상 불가능한 수준입니다.다만 영화의 설정이 완전히 허무맹랑한 것만은 아닌데요, 인간과 다른 동물은 상당히 많은 유전자를 공유하고 있으며, 실제로 유전자 편집 기술을 이용해 특정 유전자의 기능을 변화시키거나 다른 생물의 유전자를 세포에 넣어 특정 단백질을 만들도록 하는 것은 가능합니다. 또한 인간 줄기세포와 동물의 세포를 이용해 특정 조직이나 장기의 발달을 연구하는 키메라 연구도 진행되고 있습니다. 다만 이것은 동물의 능력을 가진 인간을 만드는 것과는 상당히 다른 이야기입니다. 오히려 현실적으로 가능성이 있는 방향은 동물의 능력 자체를 사람에게 그대로 넣는 것이 아니라, 동물이 가진 생물학적 원리를 인간의 기술이나 의학에 활용하는 것입니다. 예를 들어 도마뱀이나 불가사리처럼 재생 능력이 뛰어난 동물의 원리를 연구해 조직 재생에 활용하거나, 거미의 접착 원리를 의료용 소재에 적용하는 방식을 생각해볼 수 있습니다. 언젠가 특정 동물의 특징을 인간 세포에 부분적으로 구현하는 기술이 발전할 가능성은 있지만, 영화처럼 유전자를 주입한 뒤 갑자기 초능력이 생기는 형태와는 상당히 다를 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 롤러코스터를 타거나 갑자기 놀랐을 때 심장이 쿵쾅거리는 것은 뇌가 위험하다고 판단한 순간 교감신경계가 빠르게 활성화되기 때문입니다. 이때 부신에서는 아드레날린이 혈액으로 분비되고, 교감신경에서는 노르아드레날린 등의 신호가 전달되면서 몸 전체가 이른바 싸움 또는 도피 상태로 전환됩니다. 이때 가장 먼저 눈에 띄는 변화가 심장인데요, 아드레날린과 교감신경의 자극을 받은 심장은 더 빠르고 강하게 뛰게 되고, 결과적으로 짧은 시간 동안 심박출량이 증가해 근육과 주요 장기에 더 많은 혈액과 산소를 공급할 수 있게 됩니다. 동시에 호흡도 빨라지고 기관지가 확장되어 산소를 더 많이 받아들일 수 있도록 준비합니다. 혈액의 흐름도 달라지는데요, 피부나 소화기관처럼 당장 도망치거나 싸우는 데 우선순위가 낮은 곳의 혈관은 수축하는 반면, 골격근 등에서는 혈류가 증가할 수 있습니다. 간에서는 저장해 둔 글리코겐을 분해해 포도당을 빠르게 공급하기 때문에 근육이 사용할 에너지도 즉시 확보됩니다. 그래서 놀랐을 때 손에 땀이 나거나, 몸이 긴장하고, 심장이 빨리 뛰며, 순간적으로 힘이 나는 것처럼 느껴지는 것이 모두 하나의 통합된 생리적 반응인 것입니다. 게다가 롤러코스터처럼 실제로 목숨이 위태롭지 않은 상황에서도 뇌가 순간적으로 강한 공포나 위험 신호를 감지하면 비슷한 반응이 나타난다는 것입니다. 그래서 안전한 놀이기구를 타고 있는데도 심장이 터질 것처럼 뛰고 손에 땀이 나며 숨이 가빠질 수 있으며, 상황이 끝나면 부교감신경계가 다시 활성화되면서 심박수와 호흡 등이 서서히 안정됩니다. 즉 우리가 느끼는 무서워서 심장이 쿵쾅거리는 현상은 단순히 감정적인 느낌이 아니라, 뇌가 위험에 대비해 심장과 폐, 혈관, 근육, 에너지 대사를 동시에 바꾸는 매우 빠른 생존 반응이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다

안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 거미가 자기 거미줄에 걸리지 않는 이유는 단순히 자신의 거미줄에 면역이 있어서가 아니라, 여러 가지 생물학적 적응이 함께 작용하기 때문입니다.먼저 거미줄 전체가 끈적끈적한 것은 아닌데요, 둥근 형태의 거미줄을 만드는 거미는 먹이를 붙잡는 나선형의 포획실에는 끈적한 물질을 묻히지만, 중심에서 바깥쪽으로 뻗어 있는 방사형 실 등에는 접착 물질이 거의 없습니다. 거미는 주로 이런 끈적이지 않는 실을 밟으며 이동하기 때문에 애초에 거미줄에 달라붙을 가능성이 낮습니다. 하지만 끈적한 실을 밟는 경우에도 거미의 다리에는 미세한 털이 촘촘하게 나 있어 접착 물질과 다리가 넓게 접촉하는 것을 줄여주고, 다리 표면의 특성도 접착을 약하게 만드는 데 도움을 줍니다. 또한 거미는 다리를 움직이는 방식도 정교해서 끈적한 실에 오래 눌러 붙지 않고 빠르게 떼어낼 수 있습니다.반면 곤충의 경우에는 날아오다가 거미줄에 강하게 충돌하면서 여러 끈끈한 실에 동시에 붙기 때문에 빠져나오기 어려운 것입니다. 즉 거미는 끈적이지 않은 실을 골라 이동하고, 다리의 미세한 구조와 표면 특성으로 접착을 줄이며, 움직임까지 조절하는 방식으로 자신의 거미줄에 걸리는 것을 피하는 것이며, 거미줄은 모든 부분이 무작정 끈적한 것이 아니라 거미는 이동할 수 있고 먹이는 빠져나가기 어렵도록 만들어진 매우 정교한 생물학적 포획 장치라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 딱따구리가 나무를 하루에도 수천 번씩 쪼면서도 뇌진탕에 쉽게 걸리지 않는 것은 머리가 단순히 충격을 잘 흡수해서라기보다, 충격이 뇌에 위험한 방식으로 전달되지 않도록 몸 전체가 특수하게 적응했기 때문입니다. 실제로 딱따구리는 쪼는 순간 매우 빠른 속도로 머리를 움직이며 상당히 큰 감속을 겪지만, 최근 연구에서는 딱따구리의 두개골 자체가 충격을 말랑하게 흡수하는 헬멧처럼 작동한다기보다는 단단한 망치처럼 충격을 나무에 효율적으로 전달하면서도 뇌가 받는 관성력이 영장류의 뇌진탕 기준보다 낮도록 머리의 형태와 뇌의 구조가 발달한 것으로 알려져있습니다.특히 딱따구리의 부리와 두개골은 충격을 견딜 수 있도록 단단한 구조를 가지고 있고, 뇌는 두개골 안에서 비교적 단단하게 자리 잡아 사람의 뇌처럼 크게 흔들리기 어렵습니다. 또한 딱따구리에게는 매우 독특한 설골 구조가 있는데, 이 뼈가 혀에서 시작해 머리 뒤쪽을 돌아 두개골 주변까지 길게 이어져 있습니다. 일종의 띠처럼 머리와 목 주변을 지지하면서 충격 이후 머리가 흔들리는 것을 억제하는 데 도움을 주는 것이라고 보시면 됩니다.또 하나 중요한 것은 쪼는 방향인데요, 딱따구리는 머리를 좌우로 크게 흔들면서 나무를 때리는 것이 아니라 비교적 일직선으로 부리를 나무에 충돌시킵니다. 뇌진탕에서는 단순한 직선 방향의 가속 및 감속뿐 아니라 머리가 회전하면서 발생하는 힘이 중요한데, 딱따구리의 쪼기 동작은 이러한 위험한 회전 운동을 상대적으로 줄이는 데 유리합니다. 게다가 우리가 흔히 생각하는 하루 수천 번 머리를 박는데도 아무런 손상이 없다는 표현에는 조금 주의할 필요가 있는데요, 딱따구리가 뇌진탕을 겪지 않는다는 것이 모든 형태의 뇌 손상이 절대 발생하지 않는다는 의미는 아니며, 야생 딱따구리의 장기적인 미세 손상 여부까지 완전히 밝혀진 것은 아닙니다. 다만 현재의 생체역학 연구를 보면 딱따구리는 반복적인 충격을 견딜 수 있도록 부리, 두개골, 뇌, 설골, 목 근육과 쪼는 동작 자체가 함께 진화한 매우 정교한 생체 충격 시스템을 갖추고 있다고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 햇빛은 우리 몸에 꼭 필요한 환경 자극이지만 과도하게 노출되면 오히려 세포를 손상시키는 양면적인 역할을 합니다. 우선 햇빛에 포함된 자외선 중 UVB가 피부에 닿으면 비타민 D가 만들어지기 시작하며, 이렇게 생성된 비타민 D는 칼슘과 인의 흡수를 도와 뼈와 근육의 정상적인 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 하는데요, 또한 눈으로 들어오는 밝은 자연광은 우리 뇌의 생체시계가 낮과 밤을 구분하도록 돕기 때문에 낮에 자연광을 충분히 받고 밤에는 어두운 환경을 유지하는 것이 수면과 일주기 리듬을 조절하는 데 도움이 됩니다.반면 자외선을 지나치게 많이 받으면 피부세포의 DNA가 손상되고 일광화상이나 피부 노화가 나타날 수 있으며 장기간 과도한 노출은 피부암 위험도 높일 수 있습니다. 이때 피부는 멜라닌 생성을 증가시켜 자외선을 어느 정도 흡수하고 세포를 보호하려고 하는데, 우리가 햇빛을 받고 피부가 검게 그을리는 것도 이러한 방어 반응의 하나입니다. 따라서 햇빛은 무조건 많이 받을수록 좋은 것이 아니라, 적절한 자연광은 생체리듬과 비타민 D 생성에 도움을 주지만 과도한 자외선은 오히려 몸에 손상을 줄 수 있기 때문에 균형을 유지하는 것이 중요합니다. 감사합니다.

안녕하세요. 코끼리는 실제로 고대와 중세의 여러 지역에서 전쟁에 상당히 중요한 전투 자원으로 사용되었으며, 특히 인도와 동남아시아, 북아프리카와 지중해 세계에서 유명했습니다.전투 코끼리는 단순히 사람을 밟는 용도라기보다 거대한 몸집과 높은 위치를 이용해 적의 진형을 무너뜨리고 공포를 유발하는 이동식 전투 플랫폼에 가까웠는데요, 코끼리 등에 탑승용 구조물을 설치하고 그 위에 병사들이 올라가 창이나 활을 사용하기도 했습니다. 다만 코끼리가 활에 전혀 피해를 입지 않았던 것은 아닙니다. 피부가 매우 두껍고 몸집이 워낙 커서 일반적인 화살 몇 발 정도로 즉시 쓰러뜨리기는 어려웠지만, 눈이나 귀, 다리처럼 상대적으로 취약한 부위를 공격하면 상당한 피해를 줄 수 있었습니다. 특히 코끼리가 부상을 입거나 공포에 빠지면 문제가 생겼는데, 적군보다 오히려 아군에게 위험해질 수도 있었고, 또한 놀란 코끼리가 방향을 바꿔 자기편 병사들을 짓밟고 돌진하는 경우도 있었습니다.그래서 실제로 코끼리에게 갑옷을 입히기도 했다는데요, 머리와 몸통을 보호하는 갑옷이나 장식용 보호구를 씌우고, 방어력을 높인 전투 코끼리가 사용됐습니다. 다만 갑옷은 상당히 무거웠기 때문에 상황에 따라 착용 여부가 달랐습니다. 이때 코끼리가 무적의 병기였던 것은 아닙니다. 상대군이 전투 코끼리에 익숙해지면서 코끼리를 놀라게 하거나 진형을 벌려 통과시키고, 다리나 조련사를 공격하는 등의 대응법도 발전했습니다. 코끼리가 통제력을 잃으면 아군에게도 큰 피해를 줄 수 있었기 때문에 지휘관 입장에서는 상당히 위험한 양날의 검이었다고 할 수 있겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 두리안이 과일 중에서도 유독 강하고 독특한 냄새를 내는 이유는 과일이 상해서 나는 냄새가 아니라 익어가는 과정에서 황을 포함한 휘발성 화합물을 많이 만들어내기 때문입니다. 두리안에는 메티오닌과 시스테인처럼 황을 포함한 아미노산이 들어 있습니다. 이때 과일이 익으면서 특정 효소의 작용으로 이 물질들이 분해되고 메탄티올이나 에탄티올 같은 황화합물이 만들어지는데요, 이런 물질들은 아주 적은 양만 있어도 사람의 후각에 강하게 감지되기 때문에 두리안 특유의 양파나 마늘 또는 삶은 달걀과 비슷한 강한 냄새가 느껴지는 것입니다.여기에 에스터류처럼 달콤하고 과일 같은 향을 내는 물질도 함께 만들어지기 때문에 두리안의 냄새는 단순히 하나의 악취가 아니라 여러 종류의 향이 복합적으로 섞인 결과입니다. 두리안이 이런 강한 냄새를 만들도록 진화한 현상에 대해서 가장 유력한 설명은 씨앗을 퍼뜨리는 동물을 유인하기 위해서입니다. 두리안은 열매가 크고 껍질도 매우 단단하기 때문에 잘 익은 열매를 찾아 먹어주는 동물이 씨앗을 다른 장소로 운반해주는 것이 번식에 중요합니다. 강한 냄새는 멀리 있는 동물에게 잘 익은 열매가 있다는 신호가 될 수 있으며 실제로 두리안의 향은 열매가 익으면서 크게 증가합니다. 특히 일부 박쥐나 영장류 등은 후각을 이용해 익은 과일을 찾을 수 있기 때문에 두리안의 강한 향이 이들에게는 오히려 맛있는 먹이를 알려주는 신호가 될 가능성이 있습니다.즉 사람에게는 양파나 마늘처럼 불쾌하게 느껴지는 황화합물이 두리안을 먹는 동물에게는 전혀 다른 의미를 가질 수 있는 것입니다. 결국 두리안의 냄새는 사람이 좋아하는 향을 기준으로 만들어진 것이 아니라 두리안이 익었다는 사실을 주변 동물에게 알리고 씨앗을 퍼뜨리는 데 도움을 주는 생물학적 신호라고 할 수 있겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 우선 모든 옥수수가 열을 받는다고 모두 팝콘이 되는 것은 아닌데요, 팝콘용 옥수수는 알맹이 안에 적당한 양의 수분과 전분이 들어 있고 바깥 껍질이 단단하다는 점이 특별합니다. 이 세 가지 조건이 갖춰져 있기 때문에 가열하면 작은 압력솥처럼 작동하게 되며, 팝콘용 옥수수의 수분 함량은 대략 13~14% 정도일 때 잘 터지는 것으로 알려져 있습니다. 팬에서 옥수수를 가열하면 알맹이 안에 들어 있던 물이 뜨거워지는데요, 물은 증기로 변하려고 하는데 단단한 껍질이 바깥을 둘러싸고 있기 때문에 증기가 쉽게 빠져나가지 못합니다. 그러면서 옥수수 알 내부의 수증기 압력이 점점 높아집니다. 동시에 안쪽에 있는 전분은 열과 수분의 영향을 받아 말랑하고 끈적한 상태로 변합니다. 즉 겉은 단단한 껍질이고 안쪽은 뜨거운 수분과 부드러워진 전분으로 채워진 작은 압력솥이 되는 셈입니다.그러다가 내부 압력이 껍질이 견딜 수 있는 한계를 넘으면 “팡!” 하고 껍질이 터지게 되는데요, 연구에서는 팝콘이 터지는 온도가 대략 섭씨 177~180도 부근이며 이때 알맹이 내부의 압력이 상당히 높아지는 것으로 보고되어 있습니다. 껍질이 한순간에 갈라지면서 갇혀 있던 수증기가 폭발적으로 밖으로 빠져나가고 동시에 말랑해진 전분이 압력을 받아 사방으로 급격하게 팽창하는 것입니다. 이 과정에서 전분이 단순히 부풀어 오르는 것이 아니라 수증기가 빠져나가면서 전분 내부에 수많은 작은 기포와 빈 공간을 만들고 이것이 굳어지면서 하얗고 가벼운 거품 같은 구조가 만들어지면서, 원래 작고 단단했던 노란 옥수수 알이 순식간에 크고 하얀 팝콘으로 변하는 것입니다. 조건이 적절하면 한 알의 부피가 원래보다 수십 배까지 커질 수도 있습니다. 그리고 우리가 듣는 “팝!” 소리도 단순히 껍질이 깨지는 소리만은 아닙니다. 팝콘 껍질이 터지는 순간 내부의 고압 수증기가 빠르게 방출되면서 압력이 급격하게 떨어지고 이때 발생하는 소리가 팝콘 특유의 폭발음에 크게 기여합니다. 감사합니다.