답변 내역

안녕하세요.거북이의 수명이 긴 이유는 단순히 느리게 움직이기 때문은 아니며 대사 속도가 느리고 세포 노화 시스템이 돌아가기 때문입니다. 거북이 중에서도 특히 갈라파고스땅거북 같은 종은 기초 대사율이 매우 낮은 동물인데요, 대사가 느리다는 것은 세포에서 에너지를 생산할 때 발생하는 활성산소의 생성이 적다는 것을 의미합니다. 활성산소는 DNA와 단백질을 손상시키는 주요 요인인데, 이 손상이 적을수록 노화 속도도 느려집니다. 따라서 단순히 움직임이 느리다고 해서 수명이 길어지는 것은 아니고 세포 수준의 대사 안정성에 의해 수명은 영향을 받습니다. 또한 세포 노화 억제 능력의 영향을 받습니다. 많은 거북이는 DNA 손상을 복구하는 능력이 뛰어나고, 세포 분열 과정에서 염색체 끝을 보호하는 메커니즘도 안정적으로 유지됩니다. 인간의 경우에는 염색체 말단의 텔로미어 서열을 복구할 수 있는 텔로머라아제의 작용이 이루어지지 않기 때문에 일정 횟수 이상 세포분열을 하면 노화를 거쳐 사멸합니다. 하지만 거북이의 경우에는 이를 복구하는 체계를 가지고 있습니다. 마지막으로 거북이는 단단한 등껍질이라는 강력한 방어 구조를 가지고 있어 포식자로부터 비교적 안전한데요, 이처럼 외부 요인으로 죽을 확률이 낮은 종은 진화적으로 오래 사는 전략이 유리했던 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 세제와 같은 계면활성제는 물만으로는 제거되지 않는 기름때를 계면에서의 분자 배열을 재구성하여 물 속으로 분산시킵니다. 계면활성제는 양친매성 구조를 가지는데, 한쪽은 물과 잘 상호작용하는 친수성 부분을 가지고 있으며, 다른 한쪽은 기름과 잘 상호작용하는 소수성 부분으로 이루어져 있습니다. 이러한 구조 때문에 세제 분자는 물과 기름의 경계면에 자리 잡아 두 물질 사이의 상호작용을 변화시킬 수 있습니다. 옷에 기름때가 붙어 있는 상태에서, 물은 극성 분자이고 기름은 비극성 물질이기 때문에 서로 섞이지 않고, 물 분자는 기름 표면을 잘 적시지 못합니다. 이는 물이 물 분자 간의 수소결합으로 인해 강한 표면 장력을 가지고 있어 스스로 뭉치려는 응집력이 크기 때문입니다.이때 세제를 넣어주면 계면활성제의 소수성 부분은 기름때 내부로 파고들고, 친수성 부분은 바깥쪽 물과 상호작용하면서, 기름을 둘러싸는 구조를 형성합니다. 이 구조를 미셀이라고 하는데요, 결과적으로 미셀 내부에는 기름이 갇히고, 바깥쪽은 물과 잘 섞이는 구조가 되기 때문에, 원래 물에 녹지 않던 기름이 물 속에 안정하게 분산될 수 있게 됩니다. 게다가 계면활성제는 물의 표면 장력을 낮추는 역할도 하는데요 세제 분자가 물 표면에 배열되면, 물 분자들끼리의 강한 수소결합 네트워크가 일부 방해받아 응집력이 감소합니다. 결과적으로 물은 더 쉽게 퍼지고, 섬유 깊숙한 곳까지 침투할 수 있게 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 세포 호흡 과정에서 산소의 역할은 매우 중요한데요, 산소는 에너지 생성의 마지막 단계에서 전자를 받아주는 최종 수용체로 작용하여 세포가 지속적으로 ATP를 생산할 수 있도록 해줍니다. 세포 호흡은 크게 해당과정, TCA 회로, 그리고 전자전달계로 이어지는데, 산소는 이 중 전자전달계의 마지막 단계에서 사용됩니다. 해당과정과 TCA 회로를 거치면서 포도당이 분해되어 NADH, FADH₂ 같은 전자 운반체가 생성되며, 이 분자들은 고에너지 전자를 가지고 있습니다. 이를 미토콘드리아 내막에 위치한 전자전달계로 전달하면 전자전달계에서는 이 전자들이 여러 단백질 복합체를 따라 이동하면서 에너지를 방출하고, 그 에너지를 이용해 막 사이로 수소 이온을 펌핑하여 농도기울기를 형성합니다. 이렇게 형성된 수소 이온 농도 차이는 다시 ATP 합성효소를 통해 ATP 생성에 사용되며 이 과정을 산화적 인산화라고 합니다. 이 과정에서 산소가 쓰이는데요, 전자전달계의 마지막에서 산소는 전달되어 온 전자와 수소 이온을 받아 물을 형성하는 최종 전자 수용체로 작용합니다. 산소가 중요한 이유는 전자전달계가 지속적으로 전자를 흘려보낼 수 있으려면 전자를 제거해주는 역할이 필요하기 때문입니다. 즉 산소가 전자를 받아주지 않으면 전자가 쌓이게 되고, 그 결과 전자 흐름이 멈추게 됩니다. 그러면 NADH가 다시 NAD⁺로 재생되지 못하고, 결국 해당과정과 TCA 회로도 멈추게 되므로 산소가 없으면 세포는 효율적인 ATP 생산을 할 수 없습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 와사비는 향신 채소라고 할 수 있으며, 우리가 섭취하는 부분은 고구마처럼 땅속 덩이뿌리가 아니라 땅속 줄기라고 보시면 됩니다. 와사비는 말 그대로 와사비라는 식물인데, 겉으로 보면 잎이 달린 풀 형태로 자라는데요 땅 위에는 잎과 줄기가 있고, 땅속에는 굵고 짧은 줄기가 자란다는 점이 특징입니다. 우리가 섭취하는 와사비는 바로 이 굵고 짧은 줄기인 근경을 갈아서 만든 것입니다. 재배 환경도 일반 채소와는 차이가 있는데요, 약 8~20℃의 서늘한 기온에서 자라며, 깨끗하고 흐르는 물, 그늘진 환경을 필요로 합니다. 따라서 일본이나 일부 지역에서는 계곡 물이 흐르는 곳에서 자갈과 물을 이용해 재배하는 경우가 많은데요, 이러한 재배 방식을 수재배라고 합니다. 또한 수확 과정은 고구마처럼 깊이 파내는 것이 아니라, 뿌리 주변을 조심스럽게 파서 근경을 통째로 꺼내는 방식입니다. 이때 잎과 가는 뿌리를 제거하고 굵은 줄기 부분만 남겨 이 부분을 바로 갈아서 먹거나 유통하는데요, 따라서 말씀해주신 것처럼 와사비는 두릅처럼 나무에서 자라는 것도 아니고, 고구마처럼 뿌리 자체가 비대해진 것도 아닙니다. 고구마는 저장 뿌리이고, 와사비는 근경이라는 차이가 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 크레스티드 게코는 꼬리를 자를 수는 있지만 대부분의 도마뱀과 달리 재생 능력이 거의 없는데요, 이는 조직 재생 메커니즘에 차이가 있고 진화적 선택의 결과라고 볼 수 있습니다. 일반적인 도마뱀에서 꼬리 재생은 절단 후 상처 부위에 재생아가 형성되면서, 이곳에서 세포들이 탈분화하여 다시 연골, 근육, 신경 등을 재구성하는 과정으로 진행됩니다. 이 경우 줄기세포와 유사한 성질을 가진 세포 집단과 특정 신호 경로가 활성화되어야 하는데요, 하지만 크레스티드 게코는 꼬리가 떨어진 뒤 이와 같은 재생 프로그램이 거의 작동하지 않고, 대신 빠르게 섬유화 조직이 형성됩니다. 이러한 차이는 유전자 발현 패턴과 세포 신호 전달 경로의 차이에서 비롯된 것으로 알려져 있는데요 진화적으로 이와 같은 차이가 생긴 이유는 재생이 항상 유리한 것은 아니기 때문입니다. 즉, 꼬리 재생은 매우 많은 에너지를 소모하고, 재생되는 동안 생존에 불리할 수 있습니다. 반면 크레스티드 게코는 나무 위에서 생활을 하고 위장과 도약 능력을 갖추고 있는 생태를 가지고 있습니다. 따라서 꼬리를 버리고 빠르게 도망치는 것 자체가 더 중요하고, 이후 꼬리를 다시 만드는 데 에너지를 쓰기보다는 성장이나 번식, 생존에 에너지를 투자하는 전략이 더 유리하게 작용했을 것입니다. 게다가 크레스티드 게코는 꼬리가 없어도 균형 유지나 생존에 큰 문제가 없는데요, 즉 재생 능력이 없어도 생존에 큰 불이익이 없었다는 진화적 증거로 해석할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 나노 코팅은 발수 효과를 가지는데요, 이는 물과의 접촉을 최소화하기 때문입니다. 분자 수준에서 보았을 때 물은 수소결합으로 인해 강한 표면 장력을 가지며 서로 뭉치려는 성질인 응집력이 매우 큽니다. 반면 나노 코팅 표면은 주로 플루오르화 탄화수소나 실리콘 계열처럼 비극성 표면으로 구성되어 있기 때문에 물과의 상호작용인 부착력이 매우 약합니다. 즉, 물과 물 사이의 인력인 수소결합 기반의 응집력에 비해 물과 표면 사이의 인력이 작기 때문에, 물은 표면에 퍼지지 않고 스스로 뭉치려고 하는 것입니다. 이와 함께 발수 효과를 나타내게 하는데 있어서 결정적인 요소는 나노 및 마이크로 구조인데요, 나노 코팅 표면은 눈에 보이지 않는 미세한 돌기와 홈 구조를 가지고 있습니다. 따라서 물방울이 이 위에 놓이면 표면과 완전히 밀착하지 못하고 사이사이에 공기층이 끼게 되며 이 경우에 물방울이 실제로 접촉하는 면적이 매우 줄어들고, 대신 물과 공기, 고체의 복합 계면이 형성됩니다. 결과적으로 접촉각이 커지고 물방울이 거의 구형을 유지하며 작은 힘에도 쉽게 굴러 떨어지는 것입니다. 즉 나노 구조로 인해 물과 표면 사이의 접촉이 최소화되고, 공기충이 유지되어 발수 효과가 나타난다고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 아스파라거스를 먹은 뒤 소변에서 특유의 냄새가 나는 이유는 아스파라거스에 들어있는 황이 포함된 유기 화합물이 체내에서 대사되면서 휘발성이 강한 황 화합물로 바뀌어 배출되기 때문입니다. 아스파라거스에는 대표적으로 아스파라거스산이라는 특이한 황 함유 화합물이 들어있는데 체내에서 효소에 의해 분해될 경우 메탄티올, 디메틸설파이드, 디메틸디설파이드 같은 휘발성 황 화합물로 전환됩니다. 이러한 물질들은 농도가 낮을 때에도 강한 냄새를 내는 특징이 있기 때문에, 소변에서 특유의 냄새가 나게 됩니다.하지만 질문해주신 것처럼 모든 사람이 이 냄새를 느끼는 것은 아닌데요, 그 이유는 대사의 차이에 있습니다. 사람마다 아스파라거스산을 분해하는 효소의 활성 정도가 달라서, 어떤 사람은 냄새 물질을 많이 만들고, 어떤 사람은 상대적으로 적게 생성합니다. 이와 함께 후각 수용체의 유전적 차이도 영향을 미칩니다. 사람마다 특정 냄새 분자를 감지하는 후각 수용체 유전자가 다르게 발현되는데, 일부 사람들은 이 황 화합물을 감지하는 수용체가 덜 민감하거나 거의 작동하지 않다보니 실제로 냄새 물질이 존재해도 냄새를 맡지 못하는 경우가 생기는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 사람 이외에 다른 동물들도 어지러움을 느낄 수 있는데요, 기본적인 원리는 사람과 거의 동일한 전정기관의 작용 때문이라고 할 수 있습니다. 사람에서 어지러움은 주로 전정기관의 이상이나 혼란에서 발생하는데요, 전정기관은 회전을 감지하는 반고리관과 직선 가속 및 중력을 감지하는 이석기관으로 이루어져 있습니다. 이와 함께 달팽이관은 청각을 담당하지만 내이라는 같은 구조 안에 위치하는데요, 반고리관 안의 림프액이 움직이면서 감각세포를 자극하고, 이 신호가 뇌로 전달되어 몸의 위치와 움직임을 판단하게 됩니다. 이때 시각 정보, 근육 감각, 전정 정보가 서로 맞지 않으면 뇌가 혼란을 느끼면서 어지러움이 발생하게 되는 것입니다. 이러한 구조는 인간을 포함한 포유류뿐 아니라 새, 파충류, 양서류, 심지어 어류까지도 가지고 있습니다. 즉, 많은 동물들이 유사한 전정기관 시스템을 통해 평형을 감지하기 때문에, 어지러움을 느끼는 근본 원리는 같습니다.개나 고양이도 갑자기 빙글빙글 돌리면 중심을 못 잡고 비틀거리는데, 이는 사람과 동일하게 전정기관의 신호가 자극되었기 때문입니다.다만 동물마다 전정기관의 구조와 민감도는 다른데요, 예를 들어 새는 비행을 해야 하기 때문에 매우 정교한 평형 감각을 가지고 있고, 물고기는 물속에서의 3차원 움직임에 맞게 특화된 구조를 가집니다. 또한 뇌에서 감각 정보를 통합하는 방식도 다르기 때문에, 같은 자극이라도 어지러움을 느끼는 정도나 행동 반응이 다르게 나타날 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.물방울은 어떤 표면에서는 퍼지고, 어떤 표면에서는 동그랗게 맺히는데요 이는 표면 장력과 고체, 액체, 기체 사이의 분자 간 인력의 균형, 결과적으로 나타나는 접촉각으로 설명 가능합니다. 물은 표면 장력이 매우 큰 액체인데요, 이는 물 분자들이 서로 강한 수소결합을 이루며 응집력을 크게 가지기 때문입니다. 그래서 물은 기본적으로 가능한 한 표면적을 줄이려고 하며, 그 결과 구형을 유지하려는 경향이 있습니다. 하지만 물이 고체 표면과 접촉하면, 물 사이의 응집력 뿐 만 아니라 물과 표면 사이의 부착력도 함께 작용하는데요, 이 두 힘의 상대적인 크기에 따라 물방울의 모양이 결정됩니다. 우선 유리 표면의 경우를 보면, 유리는 표면에 –OH와 같은 극성기가 많아 물과 수소결합 또는 강한 극성 상호작용을 형성할 수 있습니다. 즉, 물과 유리 사이의 부착력이 매우 크다보니 물 분자들은 서로 뭉치기보다 표면에 퍼지는 것이 더 안정해지므로, 접촉각이 보통 90도 이하로 작아지고 물방이 넓게 퍼지게 되는 것입니다. 반대로 발수 코팅된 표면은 비극성 물질로 이루어져 있어 물과의 상호작용이 매우 약한데요, 물과 표면 부착력보다 물과 물 간의 응집력이 훨씬 크게 작용하기 때문에 물은 표면에 퍼지지 않고 스스로 뭉치려 하며, 접촉각이 보통 90도 이상으로 커지면서 동그란 물방울 형태를 유지하게 되는 것입니다. 즉 물방울의 형태는 고체, 액체, 기체 계면에서의 에너지 균형으로 결정되며, 접촉각은 그 균형 상태를 나타내는 지표라고 이해하시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요.우리가 섭취하는 당근은 저장기관인 뿌리에 해당하는데요, 당근은 뿌리에서 씨앗을 만드는 것이 아니라, 다 자란 후 꽃대를 올려 꽃에서 씨앗을 만듭니다. 즉 뿌리는 영양분을 저장하는 역할을 할 뿐, 번식 기관은 아니기 때문에 당근이 번식을 하려면 반드시 지상부인 줄기와 꽃을 만들어야 합니다. 이때 당근은 대표적인 이년생 식물에 속하기 때문에 첫 해에는 뿌리를 크게 키워 영양분을 저장하고, 겨울을 지난 뒤 두 번째 해가 되면 저장된 영양분을 이용해 줄기를 길게 올리고 꽃을 피웁니다. 이때 올라온 줄기 끝에 작은 꽃들이 모여 피는데, 당근은 우산 모양 꽃차례를 형성합니다. 꽃이 피면 곤충 등에 의해 수분이 이루어지고, 수정이 일어나면 그 꽃이 씨앗으로 발달하는데요, 즉 씨앗은 뿌리가 아니라 꽃에서 형성된다고 보시면 됩니다. 좀 더 구체적으로 말씀드리자면, 꽃의 암술 안에 있는 밑씨가 수정되면서 씨앗으로 변하고, 주변 조직은 열매 형태로 발달하는데요, 따라서 당근 씨앗은 씨앗과 열매 조직이 합쳐진 구조라고 보시면 됩니다. 즉 당근이 뿌리로 퍼지는 식물은 아니고 1년차에는 뿌리 성장을 하고 2년차에는 꽃으로부터 씨앗을 생성하는 생애 주기를 통해 번식합니다. 감사합니다.