답변 내역

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.물 분자 간의 수소결합은 극성을 가진 물 분자의 수소와 다른 물 분자의 산소 사이에 형성되는 분자간 인력을 말하는데요, 이 결합은 높은 끓는점, 큰 비열, 높은 표면장력, 그리고 액체보다 밀도가 낮은 얼음이라는 성질을 갖게 만들어줍니다. 물 분자 하나를 보면, 산소 원자에 수소 원자 두 개가 공유결합으로 연결되어 있습니다. 이때 산소는 수소보다 전기음성도가 훨씬 크므로, 공유 전자를 자기 쪽으로 더 강하게 끌어당기기 때문에, O-H 결합에서 전자밀도는 산소 쪽으로 치우치고, 산소는 부분 음전하를, 수소는 부분 양전하를 띱니다. 게다가 물 분자는 104.5°의 굽은 구조를 가지므로 두 결합의 극성이 상쇄되지 않고, 분자 전체가 강한 극성을 갖습니다.즉 한 물 분자의 부분 양전하를 띤 수소가, 옆에 있는 다른 물 분자의 부분 음전하를 띤 산소에 정전기적으로 끌리는 수소결합이 형성되는데요, 이는 반데르발스 힘보다 강하고 매우 중요한 상호작용입니다. 물 한 분자는 이론적으로 최대 네 개의 수소결합 네트워크에 참여할 수 있는데요, 산소의 비공유 전자쌍 두 개로 두 번 받을 수 있고, 수소 두 개로 두 번 줄 수 있기 때문입니다. 수소결합 때문에 물의 끓는점이 비정상적으로 높은데요, 같은 족의 작은 수소화합물인 황화수소는 훨씬 낮은 온도에서 기체가 됩니다. 분자량만 보면 물도 상온에서 기체여야 할 것처럼 보입니다. 하지만 분자들 사이 수소결합 네트워크를 끊어야 기체로 날아갈 수 있으므로 더 많은 에너지가 필요하기 때문에 상온에서 액체이고, 끓는점도 100℃로 높습니다. 또한 비열과 기화열이 큰 이유도 수소결합 때문인데요, 물을 데우면 온도 상승 전에 분자 운동 증가뿐 아니라 수소결합 재배열과 일부 파괴에 에너지가 필요하기 때문에 물은 온도 변화가 느리고, 지구 기후 완충 능력과 생명체 체온 안정성에 큰 역할을 합니다. 말씀하신 것처럼 액체 상태에서는 수소결합이 계속 재편되며 분자들이 비교적 촘촘하게 움직일 수 있지만, 물이 고체 상태로 얼게 되면 분자들이 규칙적으로 배열되며 각 물 분자가 네 방향으로 수소결합하는 육각형 격자 구조를 형성합니다. 이 구조는 내부에 빈 공간이 많아 액체 물보다 덜 촘촘하기 때문에 얼음의 밀도가 물보다 낮아 물에 뜨는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.스티로폼 컵에 아세톤을 부으면 순식간에 부피가 크게 줄어드는 것은, 스티로폼이 대부분 공기로 이루어진 발포 구조이기 때문입니다. 따라서 아세톤을 부으면 얇은 벽을 이루는 폴리스티렌이 아세톤에 쉽게 팽윤, 용해됩니다. 스티로폼은 발포 폴리스티렌이라고 하는데요, 이는 제조 과정에서 폴리스티렌 수지를 팽창시켜 수많은 미세 기포를 만들고, 그 기포들이 서로 붙은 구조입니다. 그래서 컵 부피의 대부분은 빈 공간, 즉 공기라고 할 수 있으며, 실제 폴리스티렌 고체는 얇은 막과 벽 형태로만 존재합니다. 이때 아세톤을 넣으면 폴리스티렌 사슬과 아세톤 분자가 강하게 상호작용하는데요, 폴리스티렌은 방향족 고리를 가진 비교적 비극성 고분자이고, 아세톤은 극성 비양성자성 용매로서 유기 고분자를 잘 팽윤시키는 성질이 있습니다. 이때 아세톤 분자가 폴리스티렌 내부로 침투하면 고분자 사슬 사이 간격을 벌리고, 사슬끼리 잡아주던 반데르발스 힘을 약화시킵니다. 결과적으로 고분자 네트워크가 부드러워지면서 팽윤 후 용해가 진행됩니다.이때 기포 벽이 무너지면 내부에 갇혀 있던 공기가 빠져나오는데요, 스티로폼 부피의 대부분이 공기였기 때문에, 공기가 빠져나가는 순간 눈으로 보기에는 컵 전체가 작아지며, 남는 것은 공기를 제외한 소량의 실제 폴리스티렌 질량뿐이라 끈적한 덩어리나 점성 액체처럼 보입니다. 하지만 이 현상은 녹는점 용융과는 차이가 있는데요, 열로 녹는 것이 아니라 용매에 의한 고분자 사슬 분산이다보니 가열하지 않아도 빠르게 진행됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.선크림에서 흔히 말하는 유기자차와 무기자차는 둘 다 자외선을 차단하는 것은 동일하지만, 유기자차는 주로 자외선을 흡수하여 에너지로 처리하는 방식을 사용한다면, 무기자차는 흡수와 반사, 산란을 이용하는 고체 입자 방식입니다. 먼저 유기 자외선 차단제는 탄소 기반 유기 분자로, 공액 이중결합을 가지고 있으며 대표적으로 아보벤존, 옥토크릴렌, 옥시벤존 이 있습니다. 이런 분자는 자외선 광자 에너지와 맞는 전자 전이 준위를 가지고 있어, 자외선이 들어오면 전자가 바닥상태에서 들뜬상태로 올라가는데요, 자외선 에너지를 분자가 받아 전자를 높은 에너지 준위로 올리는 것입니다. 하지만 이처럼 들뜬 상태는 불안정하므로 곧 다시 낮은 상태로 돌아오면서 에너지는 분자 진동과 회전 에너지로 전환되어 주변으로 분산됩니다. 반면 무기 자외선 차단제는 주로 이산화티타늄이나 산화 아연과 같은 금속 산화물 입자로서 분자 한 개가 아니라 고체 미립자나 결정성 입자로 존재합니다. 이 경우의 자외선 차단 방식은 우선 입자의 굴절률이 높고 크기가 빛 파장과 비슷한 범위일 때 자외선이 입자 표면에서 반사되거나 진행 방향이 흐트러집니다. 이로 인해 자외선이 피부에 곧장 도달하지 못하고, 큰 입자일수록 가시광선도 산란시켜 하얗게 보여 백탁이 생기기 쉽습니다. 또한 TiO₂와 ZnO는 반도체 성질을 가지며 특정 밴드갭 에너지를 갖는데요, 자외선 광자의 에너지가 밴드갭 이상이면 전자가 가전자대에서 전도대로 들떠 전자-정공 쌍이 생성됩니다. 즉 자외선 에너지를 입자가 흡수하며 이후 에너지는 열로 소산되거나 재결합 과정으로 사라집니다. 말씀해주신 사용감 차이의 경우, 유기자차는 분자 수준으로 용해 및 분산되므로 피부에 투명하게 발리는 경우가 많습니다. 반면에 무기자차는 입자이므로 가시광선 산란이 생겨 백탁이 나타날 수 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.수크랄로스는 설탕과 구조가 비슷하기 때문에 단맛 수용체를 자극할 수 있으나 우리 몸은 이를 거의 에너지원으로 이용하지 못하는데요, 이는 설탕 분자의 일부 하이드록실기가 염소 원자로 치환되어, 소화 효소가 정상적인 당으로 인식하고 분해하기 어렵기 때문입니다. 설탕은 포도당과 과당이 글리코시드 결합으로 연결된 이당류이며, 소장 표면의 수크레이스가 이 결합을 정확히 인식해 절단하고, 포도당과 과당으로 분해합니다. 이후 단당류들이 흡수되어 세포 호흡을 통해 ATP를 만들므로 칼로리를 제공하는 것입니다. 이때 효소는 활성 부위가 특정 입체 구조, 전하 분포, 수소 결합 위치에 맞는 기질만 선택적으로 결합할 수 있는데요, 수크랄로스는 설탕 구조에서 일부 -OH 자리가 염소 원자로 바뀌어 있습니다. 하이드록실기는 효소와 수소 결합을 만들며 기질 인식에 중요한데, 염소로 바뀌면 그런 상호작용이 달라지는 데다가 염소는 부피가 더 크고 전기음성도가 높아 주변 전자 환경도 변화시킵니다.따라서 결과적으로 수크레이스 같은 당 분해 효소가 수크랄로스와는 잘 결합하지 못하고, 붙더라도 반응에 필요한 정확한 배치를 만들지 못하기 때문에 일반 설탕처럼 포도당과 과당으로 분해되지 않습니다. 또한 장에서 수크랄로스는 흡수율도 제한적이며, 흡수되지 않은 상당 부분은 그대로 배출되는데요, 일부 흡수된 양도 대부분 큰 대사 경로로 들어가 에너지원으로 쓰이지 않고 빠르게 배설됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.오메가-3가 풍부한 생선이 빨리 비려지는 이유는 EPA와 DHA 같은 다가 불포화 지방산의 이중 결합 주변 부위가 산화 연쇄반응에 매우 취약한데다가, 알데하이드 등 냄새 강한 분해산물이 빠르게 생성되기 때문입니다. 대표적인 오메가-3 지방산인 EPA와 DHA는 각각 여러 개의 이중 결합을 가지는데요, 이때 이중 결합 사이에 있는 bis-allylic 위치의 수소 원자가 매우 잘 떨어져나갈 수 있습니다. 이 부위는 전자가 공명으로 안정화되기 때문에 라디칼이 형성되기 쉬워, 산화 개시 반응이 빠르게 일어나는 것입니다. 우선 빛이나 열, 활성산소에 의해 지방산에서 수소가 하나 떨어져 나가면 지질 라디칼이 생긴 후 산소와 반응해 퍼옥실 라디칼이 되고, 다시 다른 지방산에서 수소를 빼앗아 지질 과산화물을 만듭니다. 이때 생성된 지질 과산화물은 불안정해서 쉽게 분해되는데요, 분해되면 알데하이드, 케톤, 알코올, 짧은 사슬 탄화수소 등 휘발성 화합물이 생깁니다. 이들 중 상당수는 냄새 역치가 매우 낮아 극미량만 있어도 비린내, 기름 쩐내를 느낄 수 있습니다.이때 일반 육류보다 생선이 더 빠른 이유는 소고기와 돼지고기 지방에는 상대적으로 포화지방산이나 단일불포화지방산 비율이 높아 다중 이중 결합이 적기 때문입니다. 또한 이들은 라디칼 연쇄 산화가 비교적 느린데요, 반면에 특히 찬 바다에서 사는 지방 많은 어종의 경우에는 세포막 유동성 유지를 위해 불포화지방 비율이 높아 산화 민감도가 큽니다. 또한 생선은 지방산 조성 외에도 비려지기 쉬운 이유는 조직이 연하고 수분이 많아 효소 작용이 빠르며, 해양 어류에는 TMAO가 있어 저장 중 미생물과 효소 작용으로 트리메틸아민으로 변하면 특유의 비린내가 나는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.'인슐린'은 정확한 3차 입체 구조를 가져야 작동하는 단백질 호르몬입니다. 따라서 실온, 특히 고온에 오래 방치할 경우 약효가 떨어질 수 있는데요, 이는 인슐린 분자의 3차 구조가 불안정해지기 때문입니다. 인슐린은 아미노산 사슬이 접혀 특정한 형태를 이루고 있기 때문에 세포 표면의 인슐린 수용체와 정확히 맞물릴 수 있습니다. 즉 아미노산 서열 자체가 같더라도 입체 구조가 무너지면 정상 작용을 못합니다.이러한 3차 구조를 유지하는 힘은 주로 수소 결합, 소수성 상호작용, 이온 결합, 반데르발스 힘, 이황화 결합인데요, 이중에서도 수소 결합과 소수성 상호작용은 적절한 저온에서는 비교적 안정적으로 유지되지만, 온도가 올라가면 분자들이 더 크게 진동하고 움직이며 구조가 흔들리기 시작합니다. 즉 실온 또는 고온 환경에서는 열에너지가 증가하여 인슐린 내부의 수소 결합 일부가 끊어졌다가 다시 형성되기를 반복합니다. 이 과정에서 원래 안쪽에 있어야 할 소수성 아미노산 부위가 바깥으로 노출될 수 있는데요, 그러면 단백질 접힘이 느슨해지거나 부분적으로 풀리며 변성됩니다. 이때 완전히 펼쳐지지 않더라도, 수용체와 결합하는 핵심 부위의 미세한 각도 변화만으로도 활성이 감소할 수 있습니다. 게다가 구조가 흔들려 소수성 부위가 노출된 인슐린 분자끼리 서로 달라붙으면 작은 덩어리나 섬유상 집합체가 생깁니다. 단백질 응집체가 되면 용해성도 떨어지고, 수용체와 정상적으로 결합하기 어렵습니다. 또한 구조가 변한 인슐린은 세포 수용체에 잘 붙지 못해 포도당 흡수 신호를 충분히 전달하지 못하게 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.맥주의 거품은 오래가는데 소주의 거품은 금방 사라지는 이유는 두 음료가 기포를 둘러싸는 액체 막을 안정화시키는 성분 조성에 차이가 있기 때문입니다. 거품은 기체 방울 표면을 액체가 얇게 감싼 구조이기 때문에 이 얇은 막이 튼튼해야 거품이 오래 남고, 약하면 곧 터집니다. 우선 맥주는 발효 과정에서 생성된 이산화탄소가 녹아 있어 잔에 따르면 많은 기포가 생기는데요, 맥주 속 단백질, 펩타이드, 그리고 홉에서 유래한 쓴맛 성분인 iso-α-acid류 같은 표면활성 물질이 중요한데, 이들은 물을 좋아하는 부분과 상대적으로 소수성인 부분을 함께 가져 기포 표면에 잘 모입니다. 기포 표면에 이런 분자들이 흡착하면 표면장력이 감소합니다. 순수한 물은 표면장력이 높아 표면적을 줄이려는 경향이 강하므로 작은 기포들이 쉽게 합쳐지고 터지지만 계면활성 성분이 표면에 배열되면 물 분자끼리의 응집력이 일부 완화되어 표면장력이 낮아지고, 기포 생성과 유지가 쉬워지는 것입니다. 반면에 소주는 구조적으로 차이가 있는데요, 일반적인 소주는 주성분이 물과 에탄올이며, 맥주처럼 보리 단백질, 홉 수지, 발효 잔존 고분자 성분이 거의 없다보니 흔들면 잠깐 거품은 생기지만, 기포 표면을 안정화할 충분한 계면활성 고분자가 부족합니다. 따라서 생성된 거품막은 얇고 약해서 빠르게 터지는 것입니다. 게다가 에탄올 자체도 표면장력을 물보다 낮추긴 하지만, 이것만으로 안정한 거품이 만들어지지는 않습니다. 오히려 저점도, 저고분자 조성에서는 액체 막이 빨리 흐르고 얇아져 거품이 쉽게 꺼지는 경향이 있는데요, 즉 표면장력 감소만 있고, 막을 지탱할 구조재가 부족한 상태라고 보시면 됩니다. 감사합니다.