답변 내역

안녕하세요. 앵무새가 사람의 말을 따라 하는 이유는 단순히 사람의 말을 흉내 내는 능력이 뛰어나기 때문만은 아닙니다. 핵심은 소리를 학습하고 기억한 뒤 자신의 발성기관으로 다시 만들어내는 능력이 매우 발달했기 때문입니다. 앵무새는 성대 대신 사람의 후두와 비슷한 역할을 하는 시링크스라는 발성기관을 가지고 있는데, 여기에 혀와 부리, 호흡을 정교하게 조절하면서 다양한 소리를 만들어냅니다. 사람의 목소리를 들으면 뇌에서 그 소리의 패턴을 기억하고, 자신의 발성기관을 조절해 비슷한 소리를 반복해서 만들어내는 것입니다.앵무새가 굳이 다른 동물이나 사람의 소리를 따라 하도록 진화한 가장 중요한 이유 중 하나는 사회적 의사소통입니다. 앵무새는 원래부터 무리를 지어 살아가는 사회성이 높은 동물인데요, 야생에서는 같은 무리의 동료가 내는 소리를 듣고 따라 하면서 서로의 관계를 유지하거나 자신의 소속을 확인합니다. 특히 일부 앵무새는 개체마다 조금씩 다른 고유한 소리를 가지고 있어서, 이를 통해 서로를 구별하기도 합니다. 따라서 다른 개체의 소리를 학습하고 모방하는 능력이 생존과 사회생활에 도움이 되었을 가능성이 큽니다. 사람과 함께 살게 된 앵무새는 이러한 능력의 대상이 사람으로 바뀐 것인데요, 주변에서 사람이 계속 안녕, 밥 먹자와 같은 말을 하면 앵무새는 그 소리를 반복해서 듣고 기억한 뒤 비슷하게 따라 하는 것입니다. 이때 앵무새가 단순히 모든 소리를 똑같이 따라 하는 것이 아니라 자주 듣는 소리, 관심을 끄는 소리, 보상을 받았던 소리를 더 적극적으로 반복할 수 있다는 것인데요, 그래서 어떤 앵무새는 특정 단어나 문장을 상황에 맞게 사용하는 것처럼 보이기도 합니다.또한 앵무새의 뇌에는 소리 학습과 모방에 특화된 신경회로가 발달해 있습니다. 특히 발성 행동을 학습하고 조절하는 여러 뇌 영역이 서로 연결되어 있어, 들은 소리를 기억하고 자신의 발성 행동과 비교하면서 점점 비슷하게 만들어갈 수 있습니다. 이런 능력을 보컬 러닝이라고 합니다. 인간의 언어 습득과 완전히 같은 것은 아니지만, 소리를 듣고 기억하고 연습해서 자신의 발성으로 재현한다는 점에서는 상당히 흥미로운 공통점이 있습니다. 따라서 앵무새가 사람 말을 따라 하는 것은 사람처럼 말을 하고 싶어서라기보다는, 원래부터 다른 개체의 소리를 배우고 모방하도록 진화한 능력이 사람과 함께 살면서 인간의 언어를 대상으로 발휘되는 것이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 실제로 가능한 현상입니다. 다만 이름 때문에 절대 죽지 않는 해파리라고 생각하기 쉬운데, 노화로 인한 죽음을 피할 수 있는 특별한 능력을 가진 해파리에 가깝습니다. 불사해파리라고 불리는 Turritopsis dohrnii는 일반적인 해파리와 달리 성체가 된 뒤에도 몸의 일부 세포가 다른 종류의 세포로 다시 바뀌면서 생애 주기를 거꾸로 돌릴 수 있는데요, 예를 들어 성체 해파리가 심하게 다치거나 굶주리는 등의 스트레스를 받으면 성체 상태를 유지하는 대신 몸이 점차 퇴화하고, 이후 폴립이라는 어린 단계와 비슷한 형태로 되돌아갑니다. 이후 다시 폴립에서 새로운 해파리가 만들어지면서 성체로 성장할 수 있습니다. 이 과정에서 핵심적인 역할을 하는 것이 세포의 분화 상태를 다시 바꾸는 현상입니다. 즉 이미 특정 역할을 맡은 세포가 자신의 상태를 바꾸어 다른 기능을 하는 세포가 될 수 있는 것입니다. 그래서 보통의 동물이 아기 → 성체 → 노화 → 죽음이라는 방향으로 생애를 진행한다면, 이 해파리는 특정 조건에서 성체 → 폴립 → 성체라는 과정을 다시 시작한다고 보시면 됩니다.하지만 정말 영원히 죽지 않는 것은 아닌데요, 자연에서는 다른 동물에게 먹히거나, 질병이나 감염을 겪거나, 환경 변화로 죽을 수 있습니다. 또한 이 능력이 발휘되기 전에 치명적인 손상을 입으면 다시 되돌아가지 못할 수도 있습니다. 즉, 죽음 자체를 극복한 생물이라기보다는 생물학적으로 노화 과정을 되돌릴 수 있는 매우 독특한 생물이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 우리가 물건을 만졌을 때 딱딱함과 부드러움을 구별할 수 있는 것은 피부 속 기계적 감각수용기가 압력이나 피부의 변형을 전기적 신호로 바꾸어 뇌에 전달하기 때문입니다. 손끝에는 메르켈 세포, 마이스너 소체, 파치니 소체, 루피니 종말과 같은 다양한 감각수용기가 있는데, 각각 압력의 변화, 지속적인 눌림, 진동, 피부가 늘어나는 정도 등 서로 다른 물리적 자극에 민감합니다. 물건을 만지면 피부가 눌리거나 늘어나면서 이 수용기들의 세포막에 있는 기계적 감응 이온통로가 열리고, 이온의 이동으로 전기적 변화가 발생합니다. 이 변화가 일정 수준을 넘으면 신경세포에서 활동전위가 발생하고, 전기적 신호가 말초신경을 따라 척수를 거쳐 뇌로 빠르게 전달됩니다. 딱딱한 돌멩이를 누르면 피부가 강하게 눌리면서 압력과 피부 변형에 대한 신호가 발생하고, 반대로 솜인형을 누르면 피부가 상대적으로 부드럽게 변형되면서 다른 양상의 신호가 만들어지는데요, 이때 특히 중요한 것은 단순히 신호의 세기만이 아니라 어떤 수용기가 얼마나 활성화되는지, 신호가 얼마나 오래 지속되는지, 손가락의 어느 부분에서 신호가 발생하는지입니다. 또한 손가락을 물체 표면에서 움직이면 피부의 미세한 변형과 진동이 계속 달라지기 때문에 표면이 매끄러운지 거친지도 파악할 수 있습니다. 즉, 피부는 하나의 센서가 아니라 서로 다른 특성을 감지하는 여러 종류의 센서가 모여 있는 정교한 촉각 시스템이라고 볼 수 있습니다.이 정보는 신경을 통해 뇌의 일차 체성감각피질로 전달되고, 뇌는 여러 수용기에서 들어온 신호의 위치와 강도, 시간적 변화 등을 종합하여 물체의 특성을 판단하는데요, 여기에 손가락을 직접 움직여 물체를 누르거나 문지르는 과정에서 얻는 정보까지 더해지면서 ‘단단하다’, ‘말랑하다’, ‘거칠다’, ‘매끄럽다’와 같은 촉각적 인식이 만들어집니다. 즉 우리가 물건을 만지는 순간 일어나는 일은 단순히 피부가 압력을 감지하는 것이 아니라, 물리적 변형 → 감각수용기의 전기적 신호 변환 → 신경을 통한 전달 → 뇌의 패턴 분석이라는 여러 단계가 매우 빠르게 이어지는 과정이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 세포는 멀리 떨어진 다른 세포가 보내는 신호를 주로 화학적 신호물질과 수용체의 결합을 통해 받아들입니다. 예를 들어 호르몬은 혈액을 타고 온몸으로 이동하지만, 모든 세포가 그 신호에 반응하는 것은 아닙니다. 그 이유는 특정 호르몬을 인식할 수 있는 수용체를 가진 세포만 신호를 받아들일 수 있기 때문입니다. 수용체는 일종의 분자 안테나와 같은 역할을 하며, 특정 신호물질의 입체적인 구조와 화학적 특성에 맞는 결합 부위를 가지고 있습니다. 마치 열쇠와 자물쇠처럼 신호물질이 수용체에 적절하게 결합하면 수용체의 구조가 변하면서 세포 내부에 신호가 전달됩니다.이때 중요한 것은 단순히 신호물질과 수용체가 물리적으로 결합하는 것에서 끝나지 않는다는 점입니다. 세포막에 있는 수용체가 활성화되면 세포 내부에서 여러 단백질과 효소가 연쇄적으로 활성화되는 신호전달 과정이 일어나고, 그 결과 유전자 발현이 변화하거나 효소의 활성이 조절되는 등 세포의 반응이 나타납니다. 어떤 호르몬은 세포막을 통과하지 못하기 때문에 세포막 표면의 수용체를 이용하고, 스테로이드 호르몬처럼 지용성이 높은 물질은 세포 안으로 들어가 세포 내부 또는 핵에 있는 수용체와 결합하기도 합니다. 따라서 호르몬이 혈액을 통해 몸 전체로 퍼지더라도 특정 세포에만 작용할 수 있는 것은 신호가 어디까지 이동하느냐보다 어떤 세포가 그 신호를 알아볼 수 있는 수용체를 가지고 있느냐가 중요하기 때문입니다. 또한 세포마다 수용체의 종류와 양이 다르기 때문에 같은 신호물질을 받더라도 세포에 따라 서로 다른 반응이 나타날 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 그런 경우가 실제로 있습니다. 생태학에서는 이를 흔히 기능적 보상 또는 생태적 대체라고 설명합니다. 한 종이 사라졌을 때 생태계가 반드시 붕괴하는 것은 아니며, 비슷한 생태적 기능을 가진 다른 종이 그 빈자리를 일부 또는 상당 부분 메울 수 있습니다.예를 들어 어떤 초식동물이 사라졌다고 가정했을 때, 그 동물이 식물을 먹어 식생의 양을 조절하고 씨앗을 퍼뜨리는 역할을 했다면, 먹이와 서식지가 비슷한 다른 초식동물의 개체수가 증가하면서 식물의 양을 조절하는 기능이 어느 정도 유지될 수 있습니다. 특히 여러 종이 비슷한 기능을 공유하는 생태계에서는 한 종이 사라져도 다른 종들이 역할을 나누어 맡을 가능성이 큽니다. 이것을 생태적 중복성이라고 합니다. 하지만 중요한 것은 비슷해 보이는 역할과 완전히 같은 역할은 다르다는 점인데요, 예를 들어 어떤 동물이 특정 식물의 씨앗을 먼 거리까지 퍼뜨리는 역할을 담당하고 있었다면, 다른 동물이 그 식물의 열매를 먹는다고 해서 반드시 같은 거리와 장소에 씨앗을 퍼뜨릴 수 있는 것은 아닙니다. 또한 그 동물이 사라진 뒤 다른 종이 증가하더라도 먹이 경쟁이나 포식 관계가 달라지면서 예상하지 못한 연쇄효과가 나타날 수 있습니다. 흥미로운 것은 외래종이 사라진 종의 빈자리를 차지하는 경우인데요, 원래 생태계에 없던 종이 빠르게 번식하면서 사라진 토착종의 생태적 공간을 차지할 수도 있습니다. 겉으로 보면 생태계의 기능이 회복된 것처럼 보이지만, 실제로는 먹이망의 구조나 영양분 순환 등이 크게 달라질 수 있습니다. 따라서 생태계는 상당히 회복력이 있는 동시에 취약한 시스템이라고 볼 수 있습니다. 일반적인 종 하나가 사라졌을 때는 다른 종이 어느 정도 보완할 수 있지만, 핵심종처럼 다른 생물들에게 미치는 영향이 매우 큰 종이 사라지거나 여러 종이 동시에 사라지면 대체가 어려워집니다. 특히 기능적으로 비슷한 종이 적은 생태계일수록 멸종의 충격이 훨씬 크게 나타날 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 물범은 생각보다 아주 오래된 해양 포유류이고, 우리가 흔히 말하는 물범과 물개 및 바다사자를 구분하면 종류를 이해하기가 훨씬 쉽습니다. 현재의 물범과 바다사자와 바다코끼리를 포함하는 기각류는 육상 포유류에서 바다 생활에 적응한 무리입니다. 분자 및 화석 연구를 종합하면 기각류의 공통 조상은 약 2,500만 년 전보다 이전에 등장한 것으로 추정됩니다. 이후 여러 계통으로 갈라지면서 오늘날의 물범, 바다사자, 물개, 바다코끼리 등이 진화했습니다. 즉, 물범은 공룡이 멸종한 뒤 한참 후에 나타난 동물이지만, 인류보다 훨씬 오래전부터 바다에서 살아온 포유류라고 할 수 있습니다. 일상적으로 물범이라고 부르는 것은 주로 물범과, 즉 참물범을 의미하며, 현재 일반적으로 19종 정도의 현존 물범이 인정됩니다. 대표적으로 점박이물범, 참물범, 고리무늬물범, 하프물범, 띠무늬물범, 바다표범, 웨델물범, 표범물범, 게잡이물범, 코끼리물범 등이 있습니다. 이 가운데 바이칼물범은 특이하게도 바다에 살지 않고 러시아 바이칼호라는 담수호에서만 사는 물범입니다. 참고로 기각류 전체로 범위를 넓히면 물범 19종에 바다사자나 물개류와 바다코끼리까지 포함되어 약 33종의 현존 기각류가 됩니다. 우리나라에서 가장 중요한 물범은 단연 점박이물범인데요, 우리나라 연안에 실제로 정기적으로 나타나는 대표적인 물범이며, 특히 인천 백령도가 유명한 서식지입니다. 이 점박이물범은 겨울이 되면 중국 발해만의 유빙으로 이동하여 번식하고 새끼를 낳습니다. 이후 봄이 되면 남쪽으로 이동하여 우리나라의 백령도 등을 찾아와 먹이를 먹고 휴식을 취합니다. 가을이 되면 다시 번식지인 발해만 쪽으로 이동하는 상당히 긴 계절 이동을 합니다. 감사합니다.

안녕하세요. 사람이 나이가 들수록 운동이나 피로에서 회복하는 데 시간이 오래 걸리는 것은 세포 수준의 재생 능력, 근육의 회복 능력, 에너지 대사, 염증 조절, 호르몬 변화 등이 동시에 영향을 받기 때문입니다. 단순히 세포가 늙어서 재생을 못 한다기보다는 여러 생리적 시스템의 회복 속도가 전반적으로 느려진다고 할 수 있습니다.특히 근육에서는 근육 단백질을 새로 만드는 능력이 중요한데, 젊은 사람은 운동으로 근육에 미세한 손상이 생기면 근육 단백질 합성이 빠르게 증가하고 손상된 조직을 복구합니다. 하지만 나이가 들면 같은 운동을 하더라도 근육이 단백질 합성 신호에 반응하는 정도가 떨어지는 동화 저항이 나타날 수 있는데요, 따라서 충분한 단백질과 운동 자극이 있어도 젊을 때보다 회복과 근육 재건에 더 많은 시간이 필요할 수 있습니다. 세포의 재생을 담당하는 줄기세포와 전구세포의 기능도 나이에 따라 변합니다. 예를 들어 근육에는 근육 위성세포가 있는데, 근육이 손상되면 활성화되어 새로운 근육세포 형성과 수리에 참여합니다. 나이가 들수록 이러한 세포의 수와 활성화 능력, 주변 조직과의 신호 전달이 변화하면서 근육 손상 후 회복 속도가 느려질 수 있습니다.또한 미토콘드리아 기능과 에너지 대사도 중요한 요인인데요, 운동 후에는 손상된 단백질과 세포 구조를 복구하고 에너지를 다시 축적해야 하는데, 나이가 들면서 미토콘드리아의 효율과 에너지 대사 조절 능력이 일부 저하될 수 있습니다. 그래서 같은 운동량이라도 젊을 때보다 피로가 오래 지속되는 느낌을 받을 수 있는 것입니다. 특히 운동 후에는 근육에 일시적인 염증 반응이 발생하는데, 이것 자체는 회복에 필요한 정상적인 과정입니다. 문제는 노화와 함께 염증을 적절히 발생시키고 다시 끄는 조절 능력이 변할 수 있다는 것입니다. 이른바 염증성 노화와 관련된 만성적인 저강도 염증 환경은 조직 회복에 불리하게 작용할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 살아남은 새들이 갑자기 만 종으로 변했다기보다는, 대멸종으로 생태계의 빈자리가 엄청나게 많아지면서 살아남은 계통들이 여러 방향으로 갈라져 나갔다는 것입니다.약 6,600만 년 전 백악기 말 대멸종에서는 비조류 공룡을 비롯해 많은 생물이 사라졌는데요, 당시 살아남은 조류 계통은 이후 신생대에 들어오면서 숲, 초원, 습지, 바다, 섬 등 서로 다른 환경으로 퍼져나갔습니다. 각각의 집단이 서로 다른 환경에서 살아가게 되면 자연선택이 서로 다른 방향으로 작용하기 시작합니다.예를 들어 어떤 집단은 나무 위에서 생활하면서 발가락과 발 구조, 부리, 비행 능력이 달라지는 방향으로 선택될 수 있고, 다른 집단은 물가에서 먹이를 찾으면서 긴 다리나 물갈퀴, 긴 부리 같은 특징이 유리해질 수 있습니다. 또 다른 집단은 씨앗을 주로 먹게 되면서 단단한 씨앗을 깨기 좋은 부리를 갖게 됩니다. 이렇게 서로 다른 환경에서 선택이 반복되면 하나의 조상 집단에서 여러 계통이 갈라지는 적응방산이 일어나게 되는 것입니다. 특히 대멸종 직후에는 경쟁자가 줄어들었다는 것이 중요한데요, 과거에는 특정 생태적 지위를 공룡이나 다른 동물들이 차지하고 있었다면, 이들이 사라진 뒤에는 비어 있는 생태적 공간이 많이 생겼습니다. 살아남은 새들은 이 공간을 이용하면서 다양한 먹이와 서식지를 개척할 수 있었습니다.그렇다고 해서 모든 변화가 아주 짧은 기간에 일어난 것은 아닌데요, 지질학적으로 수천만 년은 상당히 짧아 보이지만, 진화에서는 수백만~수천만 년 동안 수많은 세대가 반복되는 시간입니다. 작은 유전적 변화가 한 세대에서 다음 세대로 전달되고, 환경에 더 적합한 변이가 계속 살아남으면 결국 매우 큰 차이가 만들어질 수 있습니다.또 하나 중요한 것이 새의 비행 능력인데요, 새는 날아다닐 수 있기 때문에 다른 육상동물보다 새로운 지역으로 이동하기가 상대적으로 쉽습니다. 산맥이나 강, 바다 등에 의해 개체군이 분리되면 각각의 집단이 서로 다른 환경에서 진화하면서 새로운 종이 만들어질 가능성이 커집니다. 특히 섬에서는 이런 현상이 매우 강하게 나타납니다. 또한 새의 부리는 이런 다양화를 보여주는 아주 좋은 예입니다. 조상은 비슷했더라도 시간이 지나면서 씨앗을 깨는 부리, 꽃의 꿀을 먹는 부리, 물고기를 잡는 부리, 곤충을 잡는 부리 등 먹이에 맞춰 형태가 달라졌습니다. 몸 전체의 구조가 조금씩 달라지면서 결국 서로 교배하지 않는 별개의 종으로 분화할 수 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 사슴의 뿔이 다른 동물의 뿔과 달리 나뭇가지처럼 갈라지거나 넓은 삽 모양으로 발달한 이유는 단순히 적을 공격하기 위한 무기가 아니라, 주로 같은 종의 수컷끼리 경쟁하고 번식하는 과정에서 진화했기 때문이라고 볼 수 있습니다.우선 사슴의 뿔은 소나 염소의 뿔과 상당히 다른데요, 사슴의 녹용은 매년 새로 자라서 번식기가 끝나면 떨어지고 다시 자랍니다. 자라는 동안에는 혈관이 풍부한 피부로 덮여 있어서 엄청난 속도로 성장하며, 성장이 끝나면 뼈처럼 단단해집니다. 번식기가 되면 수컷 사슴들은 암컷을 차지하기 위해 서로 힘을 겨루는데, 이때 뿔을 서로 맞대거나 밀어붙입니다. 즉 이때 뿔이 단순히 위로 길게 뻗어 있는 것보다 여러 갈래로 넓게 퍼져 있으면 상대의 뿔을 걸거나 밀어내는 데 유리할 수 있습니다. 한 방향으로만 길게 뻗는 대신 여러 방향으로 가지가 뻗어나가는 것이 수컷끼리의 싸움에서 유리했던 것입니다. 또한 사슴과에 속하는 동물이라도 종마다 뿔의 모양이 상당히 다릅니다. 예를 들어 엘크의 뿔은 여러 갈래로 길게 뻗는 형태이고, 무스의 뿔은 훨씬 넓고 납작해서 정말 커다란 접시나 손바닥처럼 보입니다. 이것은 각 종이 살아가는 환경과 몸집, 싸움 방식, 짝짓기 행동 등이 서로 다르기 때문인데요, 특히 무스처럼 몸집이 매우 큰 동물에서는 넓은 뿔이 시각적인 신호로도 작용할 수 있습니다.게다가 뿔을 매년 새로 만드는 데에는 엄청난 에너지와 영양분이 필요하기 때문에, 크고 잘 발달한 뿔을 만들어낼 수 있다는 것 자체가 수컷의 건강 상태와 영양 상태를 보여주는 신호가 될 수 있습니다. 암컷이 이런 특징을 가진 수컷을 선호하거나, 수컷끼리 경쟁에서 유리해지는 방향으로 선택이 일어나면서 뿔이 점점 크고 복잡해졌을 가능성이 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 비버가 만드는 집은 생각보다 상당히 커질 수 있습니다. 비버 한 가족이 만드는 보금자리는 일반적으로 지름이 약 2~5m 정도인 경우가 많고, 높이는 대략 1~2m 정도까지 올라갈 수 있습니다. 나뭇가지와 진흙을 계속 덧붙이면서 보수하기 때문에 몇 년 동안 같은 장소를 사용하면 상당히 거대한 구조물이 되기도 합니다. 특히 오래된 보금자리는 지름이 5~6m 이상에 이르는 사례도 알려져 있습니다.하지만 비버가 정말 엄청난 규모로 만드는 것은 댐인데요, 비버는 물의 흐름을 막기 위해 나무, 가지, 돌, 진흙 등을 계속 쌓습니다. 작은 댐은 몇 m 정도지만, 환경이 좋으면 수십 m, 아주 오래 유지되는 대형 댐은 100m를 훨씬 넘는 길이까지 성장할 수 있습니다. 유명한 사례 중에는 캐나다 앨버타의 비버 댐처럼 수백 m에 달하는 거대한 구조물도 관찰된 적이 있습니다. 이때 비버가 처음부터 거대한 집을 계획해서 짓는 게 아니라는 점입니다. 물이 흐르는 것을 감지하면 댐을 보강하고, 물이 고이면 안전한 수심이 만들어지고, 그 주변에 보금자리를 만들고, 나무를 계속 가져와 수리하는 과정이 반복됩니다. 그래서 사람이 그 지역을 건드리지 않고 먹을 나무와 물이 충분하다면 구조물이 계속 커질 수 있습니다. 그리고 질문하신 한국의 비버에 대해서는, 현재 한국의 자연환경에서 야생 비버가 안정적으로 서식하는 것으로 보기는 어렵습니다. 비버는 주로 북아메리카와 유럽과 아시아 일부 지역에 분포하는 동물이고, 우리나라의 대표적인 야생 설치류는 비버가 아니라 너구리, 수달, 멧밭쥐류 등입니다. 감사합니다.