답변 내역

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.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. 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.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 음료수에 들어가는 수용성 식용 색소가 혀를 착색되었다가도 금방 지워질 수 있는 것은 혀 표면과 색소 사이에는 약하고 가역적인 상호작용만 형성되며 색소가 물이나 침에 매우 잘 녹기 때문입니다. 우선 혀 표면은 유두라고 하는 미세 돌기와 점막, 타액 단백질, 점액, 탈락 중인 상피세포로 이루어진 표면인데요, 여기에 음료가 닿으면 색소 분자가 표면 틈새에 들어가고, 단백질이나 점액 성분 가까이에 모입니다. 혀가 거칠고 돌기가 많아 색소가 일시적으로 많이 남아 보이기 때문에 착색이 잘 되는 것처럼 느껴질 수 있습니다. 색소 분자와 혀 단백질 사이에는 주로 수소 결합이나 반데르발스 힘 같은 비공유 결합성 상호작용이 작용하는데요, 예를 들어 색소 분자에 있는 하이드록실기, 설폰산기, 카복실기 등은 단백질 표면의 아미노산 잔기와 수소 결합을 만들고, 이때 방향족 고리 구조가 있다면 단백질의 소수성 부위와 약한 반데르발스 상호작용도 가능하기 때문에 혀 표면에 색소가 흡착되어 순간적으로 선명한 색이 나타납니다. 하지만 공유결합이 아니다보니 결합의 세기가 약한데다가, 물 분자와 경쟁하는 가역적 결합입니다. 따라서 지속적으로 침이 흐르고 혀가 움직이는 구강 환경에서 쉽게 떨어지게 됩니다. 또한 색소는 물에 잘 녹도록 만들어져 있는데요, 식용 음료 색소는 대개 극성기가 많아 물과 매우 잘 상호작용합니다. 즉 색소 분자는 혀 단백질에 붙어 있는 것보다 주변의 물침 분자에 둘러싸여 용해 상태로 존재하기 때문에 침 속 물 분자가 색소와 경쟁적으로 수소 결합을 형성하면서 색소를 표면에서 떼어내고 다시 용액 상태로 끌고 갈 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 인간의 근육은 다른 동물들처럼 한 가지 능력에 특화된 근육은 아니지만, 오래 움직이거나 정밀하게 조절할 수 있다는 특징이 있습니다. 우선 가장 대표적인 특징은 장거리 지구력인데요, 인간은 짧은 순간 폭발력은 약하지만, 비교적 오랜 시간 걷고 뛰는 능력이 뛰어납니다. 이는 느린 수축 근섬유의 활용, 효율적인 에너지 대사, 직립보행 구조와 연결되는데요, 많은 동물이 순간 가속은 강하지만 과열되거나 피로가 빨리 옵니다. 반면에 인간은 땀 분비 체온조절 능력이 뛰어나 더운 환경에서도 장시간 활동할 수 있다는 장점이 있습니다. 또한 인간 근육은 단순히 무거운 것을 드는 용도만이 아니라, 손가락이나 얼굴, 혀처럼 아주 세밀한 움직임을 정교하게 제어하는데요, 따라서 섬세함을 요하는 바늘에 실 꿰기, 악기 연주, 글쓰기와 같은 동작이 가능하며, 이때 특히 엄지 대향성과 손 근육의 협업은 다른 동물과 비교해 매우 큰 이점입니다. 게다가 인간의 둔근, 종아리, 아킬레스건, 발바닥 구조는 서있거나 걷기, 달리기에서 에너지 효율을 높이는데요, 특히 힘줄이 탄성 에너지를 저장하고 재사용하여 오래 이동하는 데 유리하다고 볼 수 있습니다. 이는 단순히 근력 수치만으로는 드러나지 않는 장점이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 다육식물도 품종이 다양하기 때문에 최저온도 몇 도까지 버틴다고 단정지어서 말하기는 어려운데요, 품종마다 원산지와 조직 특성이 달라 냉해 한계가 크게 다르기 때문입니다. 어떤 종은 영상 5℃만 되어도 상처를 입고, 어떤 종은 영하권도 견디며, 일부 내한성 종은 눈 속에서도 버팁니다. 가정에서 많이 키우는 에케베리아, 세덤 일부, 하월시아, 크라슐라 등은 대체로 10℃ 이상이면 안정적, 5℃ 전후부터 주의, 0℃ 부근에서는 냉해 위험이 커집니다. 특히 흙이 젖어 있거나 바람이 강하면 같은 온도에서도 훨씬 쉽게 손상될 수 있는데요, 다육이는 몸속 수분이 많아 세포액이 얼거나 세포막이 손상되면 물러짐이나 반투명화가 진행될 수 있습니다. 말씀해주신 것처럼 요즘 일교차가 큰 시기에는 낮 온도보다 새벽 최저기온이 중요한데요, 낮에 20℃ 가까이 올라가도 새벽에 2~3℃까지 떨어지면 냉해가 올 수 있습니다. 특히 베란다 창가나 옥상과 같은 곳에서는 실제 식물 표면 온도가 더 낮아질 수 있습니다. 하우스를 씌우는 것은 좋은 방법이라고 보입니다. 작은 비닐하우스나 커버만으로도 복사냉각과 찬바람을 줄여 내부 온도를 몇 도 높일 수 있는데요, 다만 낮에 햇빛이 강하면 내부가 급격히 과열될 수 있으니 낮에는 환기, 밤에는 닫는 방식이 좋습니다. 또한 밤에 흙이 젖어 있으면 냉해 위험이 커지므로 기온이 낮아지는 시기에는 저녁 물주기를 피하고 오전에 주는 편이 좋을 것 같습니다. 감사합니다.

안녕하세요.후성유전이란 DNA 염기서열 자체는 바뀌지 않더라도 유전자 발현 방식이 달라져 형질에 영향을 주는 현상을 말합니다. 말씀해주신 것처럼 DNA가 형질을 결정하는 과정에서 중요한 것은 그 유전자가 언제, 어디서, 얼마나 발현되느냐입니다. 후성유전은 바로 이 발현량과 발현 시점을 조절하는 요인입니다. 방식으로는 DNA 메틸화가 있는데요, DNA 특정 부위, 특히 시토신 염기에 메틸기가 붙으면 해당 유전자의 발현이 억제되는 경우가 많습니다. 또한 DNA는 히스톤 단백질에 감겨 염색질을 이루는데, 히스톤에 아세틸화나 메틸화 같은 화학적 변형이 일어나면 DNA가 느슨해지거나 조여져 유전자 접근성이 달라집니다. 이외에 단백질을 만들지 않는 RNA들이 특정 유전자의 번역이나 전사를 조절할 수 있습니다.대표적으로 환경 요인이 유전자 발현에 영향을 줄 수 있는데요, 영양 상태, 스트레스, 수면, 독성 물질 노출, 운동, 염증, 노화 등은 후성유전 패턴을 바꿀 수 있습니다. 예를 들어 만성 스트레스는 스트레스 반응 관련 유전자 발현 조절에 영향을 줄 수 있고, 식습관은 대사 관련 유전자의 활성 상태에 변화를 줄 수 있습니다. 따라서 같은 유전자를 가진 사람도 환경에 따라 다른 표현형을 보일 수 있는 것입니다. 대표적인 예시로는 일란성 쌍둥이가 있는데요, 일란성 쌍둥이는 DNA 서열이 거의 같지만, 나이가 들수록 생활환경과 경험 차이로 후성유전 표지가 달라질 수 있습니다. 또한 발생학적으로도 보면, 수정란 하나가 분열하여 수많은 세포가 되는데, 모든 세포가 같은 DNA를 가지고도 근육세포, 간세포, 면역세포 등으로 분화하는 이유는 각 세포에서 서로 다른 유전자 집합이 켜지고 꺼지기 때문입니다. 이 선택적 발현을 유지하게 만드는 장치가 후성유전적인 조절이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요.일란성 쌍둥이는 본래 하나의 수정란이 나뉘어 만들어지기 때문에 동일한 유전정보를 공유하고 있습니다. 하지만 비만은 단순히 유전자 하나만으로 결정되는 것이 아니기 때문에, 일란성 쌍둥이 중 한 명만 더 살이 찌거나 반대로 더 마를 수 있습니다. 즉 비만은 다유전자성 형질이라고 할 수 있는데요, 수많은 유전자가 식욕, 포만감, 지방 저장, 기초대사량, 근육량, 혈당 조절, 활동성 등에 조금씩 영향을 주다보니 비만 여부를 결정하는데 환경과 생리 상태가 크게 개입합니다. 또한 DNA 염기서열은 동일하다고 하더라도, 성장 과정에서 스트레스, 수면, 식습관 등 많은 요인에 따라 지방대사 관련 유전자 발현 패턴이 달라집니다. 따라서같은 DNA를 가졌어도 한 사람은 에너지를 쉽게 저장하고, 다른 사람은 더 잘 소비하는 방향으로 차이가 날 수 있습니다.이외에 장내 미생물 차이도 영향을 주는데요, 장내 미생물군 구성은 음식 선호, 항생제 사용, 감염, 생활환경에 따라 달라질 수 있습니다. 이는 음식에서 에너지를 얼마나 추출하는지, 염증 수준이 어떤지, 식욕 신호가 어떤지에 영향을 줄 수 있는데요, 일란성 쌍둥이라도 장내 미생물은 동일하게 유지되지 않습니다. 게다가 성인이 되면서는 직업, 수면 시간, 음주, 스트레스, 운동 습관 같은 요소가 체중에 큰 영향을 주기 때문에 어린 시절에는 비슷했던 쌍둥이가 성인이 되어 서로 다른 체형이 되는 경우가 흔합니다. 감사합니다.