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비소가 전통적으로 암살에 자주 이용이 된 것은 어떤 성질 때문이었으며 중독시 어떤 증상을 보이나요?
안녕하세요. 비소(Arsenic ; As)는 역사적으로 암살과 독살의 대표적인 독극물로 널리 사용되었습니다. 비소가 이러한 용도로 자주 사용된 이유는 화학적 특성, 검출의 어려움, 중독 증상의 비특이성 때문입니다. 비소의 가장 중요한 특성 중 하나는 삼산화비소(As₂O₃) 형태로 존재할 때 무색, 무취, 무미하다는 점입니다. 이러한 특성으로 인해 비소는 음식물이나 음료에 쉽게 첨가되어도 대상자가 이를 인지하기 어렵습니다. 또한 삼산화비소는 수용성이 높아 물이나 음료에 쉽게 녹으며, 화학적으로 안정되어 외부 환경에서도 쉽게 변질되지 않습니다. 이로 인해 독극물을 장기간 보관하거나 은밀히 사용할 수 있는 장점이 있었습니다. 더불어, 19세기 중반 이전까지는 비소 중독을 확인할 수 있는 과학적 검출 방법이 부재했습니다. 1836년 독일 화학자 제임스 마시(James Marsh)가 개발한 마시 시험(Marsh test) 이전까지는 비소 중독을 입증할 수 있는 신뢰할 만한 기술이 존재하지 않았습니다. 이 검출 기술의 부재는 비소를 암살에 더욱 이상적인 도구로 만들었습니다. 비소 중독의 증상 또한 비특이적이어서 질병으로 오인될 가능성이 높았습니다. 급성 비소 중독 시에는 구토, 복통, 설사, 탈수 등의 소화기 증상이 나타나며, 이는 일반적인 식중독 증상과 유사하여 진단을 어렵게 합니다. 또한 저혈압, 심부정맥, 다발성 장기 부전이 발생할 수 있으며, 이로 인해 사망에 이를 수 있습니다. 만성 비소 중독의 경우, 피부 착색 변화, 손발톱 선조(striation), 말초 신경병증(peripheral neuropathy)과 같은 증상이 나타납니다. 심지어 비소는 발암 물질(carcinogen)로 분류되어 장기간 노출 시 피부암, 폐암, 방광암 등의 위험성을 증가시킵니다. 이러한 비소의 독성 기전은 세포 내 황화합물(sulfhydryl groups)에 결합하여 효소 활성(Enzymatic activity)을 억제함으로써 대사 과정을 방해하는데 있습니다. 특히, 비소는 세포 호흡 과정 중 피루브산 탈수소효소(Pyruvate dehydrogenase)와 같은 중요 효소의 기능을 저해하여 에너지 대사를 방해합니다. 비소의 독성이나 역사적 사용 사례에 대한 내용은 Casarett & Doull`s Toxicology: The Basic Science of Poisons (Klaassen, 2013)에서 자세히 설명되어 있습니다. 추천드립니다.
학문 / 생물·생명
25.02.12
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인류가 최초로 합성한 마약은 무엇인가요?
안녕하세요. 인류가 최초로 합성한 마약류는 모르핀(morphine)을 화학적으로 변형하여 만든 헤로인(heroin ; 디아세틸모르핀) 입니다. 헤로인은 1898년 독일의 제약회사 바이엘(Bayer)에 의해 처음으로 합성 및 상업화되었습니다. 그러나, 헤로인은 엄밀히 말하면 반합성(semi-synthetic) 마약으로, 천연 아편(양귀비에서 추출한 모르핀)을 화학적으로 변형한 것입니다. 완전한 합성(synthetic) 마약으로 인정받는 최초의 약물은 메타돈(methadone)입니다. 메타돈은 1937년 독일의 화학자들이 처음 개발하였으며, 1940년대부터 진통제 및 마약 대체 치료제ㅡ특히 헤로인 중독 치료ㅡ에 사용되었습니다. 메타돈은 천연 아편 유도체에 의존하지 않고 순수하게 실험실에서 화학적으로 합성된 약물이므로, 이를 인류 최초의 합성 마약으로 간주할 수 있습니다. 이 외에도 암페타민(amphetamine)이 중요한 초기 합성 마약 중 하나로, 1887년 독일 화학자 라자루스(Łazăr Edeleanu)에 의해 처음 합성되었습니다. 암페타민은 초기에는 기관지 확장제 및 각성제로 사용되엇으나, 이후 남용 사례가 증가하면서 마약류로 분류되었습니다. 결론적으로, 반합성 마약으로는 헤로인이, 완전 합성 마약으로는 메타돈과 암페타민이 인류가 최초로 개발한 대표적인 사례로 볼 수 있습니다. 더 폭넓은 내용을 접하고 싶다면 Goodman & Gilman`s The Pharmacological Basis of Therapeutics (Brunton et al.)의 문헌을 추천드립니다.
학문 / 화학
25.02.12
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아돌프 히틀러가 파킨슨병을 앓았을 것이라는 주장의 근거는 무엇이고 어느 정도 신빙성이 있나요?
안녕하세요. 아돌프 히틀러가 파킨슨병(Parkinson`s disease)을 앓았다는 주장은 여러 역사서 문서, 영상 자료, 현대 의학적 분석을 통해서 제기되었습니다. 이 주장의 근거는 크게 히틀러의 신체적 증상에 대한 관찰, 당시 목격자들의 증언이나 의학적 기록에 대한 재해석에서 비롯됩니다. 그러나 이러한 주장의 신빙성은 여전히 논란의 여지가 있으며, 의학적으로 확정된 바는 없습니다. 히틀러의 말년 영상 자료에서는 그의 왼손의 떨림이 뚜렷이 관찰됩니다. 이는 파킨슨병의 대표적인 초기 증상인 휴지기 떨림(resting tremor)과 일치합니다. 더불어, 서동증(bradykinesia)으로 추정되는 보행 장애와 근육 경직(rigidtiy)도 관찰되었습니다. 히틀러는 보폭이 좁아지고 보행이 비정상적으로 느려졌으며, 이는 신경퇴행성 질환에서 흔히 나타나는 증상들로, 특히 파킨슨병의 전형적인 임상 양상과 유사합니다. 또, 히틀러의 개인 비서였던 트라우들 융게(Trautl Junge)와 그의 측근들은 히틀러의 건강 상태 변화에 대한 증언을 남겼습니다. 이들은 히틀러의 신경학적 증상뿐만 아니라, 그의 정신적 불안정성과 결정력의 저하를 목격했다고 보고하였습니다. 이러한 증상은 파킨슨병이 진행됨에 따라 나타날 수 있는 인지 기능 저하(cognitive decline) 및 행동 변화와도 일맥상통 할 수 있습니다. 또한, 일부 학자들은 히틀러가 복용한 약물들이 그의 신경학적 상태에 영향을 미쳤을 가능성에 주목하였습니다. 히틀러는 전쟁 중 다양한 약물을 복용한 것으로 알려져 있으며, 이 중 일부는 파킨슨병 유사 증상(parkinsonism)을 유발할 수 있는 약리학적 특성을 가진 것으로 알려져 있습니다. 예컨데, 메스암페타민(methamphetamine)과 같은 약물은 중추신경계에 영향을 미쳐 운동 장애를 유발할 수 있습니다. 그러나 이러한 증상들이 반드시 파킨슨병으로 귀결된다고 단정하기는 어렵습니다. 일부 연구자들은 히틀러의 증상이 파킨슨병보다는 혈관성 파킨슨증후군(vascular parkinsonism) 혹은 만성 스트레스에 기인한 신경학적 손상일 가능성을 제기합니다. 또한, 히틀러의 건강 상태에 대한 문서들은 제한적이고 편항될 수 있으며, 일부는 전쟁 선전 목적이나 정치적 이유로 왜곡되었을 가능성도 배제하기가 어렵습니다.
학문 / 생물·생명
25.02.12
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tnt 1g AK-47 맞았을때 부상 위험 차이
안녕하세요. TNT 폭발과 AK-47 탄환이 인체에 미치는 영향의 차이는 단순히 방출된 에너지의 양만으로 설명할 수 없습니다. 에너지 전달 방식, 시간적 특성, 압력의 집중도와 같은 물리적 요인이 중요한 역할을 합니다. 먼저, 에너지 전달 방식의 차이를 살펴보겠습니다. TNT 1g이 방출하는 에너지는 약 4kJ로, 이는 이론적으로 AK-47의 탄환이 갖는 운동 에너지(약 2~3 kJ)보다 크거나 비슷한 수준입니다. 그러나 TNT 폭발은 압력파(shock wave) 형태로 에너지를 주변으로 방출하며, 이 압력파는 상대적으로 넓은 면적에 에너지를 분산시킵니다. 즉, 폭발의 에너지는 공기 중을 통해 퍼지며, 인체에 도달할 때는 이미 상당 부분 감쇠된 상태입니다. 반면, AK-47 탄환은 고속의 운동 에너지를 매우 좁은 표면적(약 0.5 cm²)에 직접 전달하여 조직을 관통하고 심각한 내부 손상을 유발합니다. 또, 시간적 특성도 중요한 요소입니다. 폭발은 극히 짧은 시간(마이크로 초 단위)에 에너지를 방출하지만, 이 에너지는 순간적인 압력 증가로 인한 충격파를 형성합니다. 이 충격파는 인체 표면에 충돌한 후, 피부와 근육 조직에서 반사되고 굴절되며 일부 에너지는 체내로 전달되지만, 대부분의 경우 내부 장기를 관통하는데 필요한 충분한 에너지를 집중적으로 전달하지 못합니다. 반면, 총알은 밀도 높은 고체로서 긴 시간(밀리 초 단위) 동안 지속적으로 조직을 밀어내며 관통 손상(penetrating trauma)을 유발합니다. 다음으로, 압력의 집중도가 다릅니다. 총알은 인체에 충돌 시 고도로 집중된 압력을 발생시켜 조직을 찢고 뼈를 부러뜨리는 반면, TNT 폭발은 상대적으로 분산된 압력을 가하기 때문에 피부에 화상과 골절을 유발할 수 있으나, 치명적인 내부 장기 손상으로 이어지지 않을 가능성이 높습니다. 예컨데, 손에 TNT 1g이 폭발할 경우 국소적인 화상과 손가락 골절이 발생할 수 있으나, 동일한 에너지를 가진 총알에 손을 맞을 경우 훨씬 더 집중된 에너지가 손의 조직을 파괴하며 절단 수준의 손상이 발생합니다. 또한, 체적 효과와 충격파의 전파 경로도 고려해야 합니다. 코끼리와 같은 대형 돌물의 경우, 체적이 크기 때문에 TNT 폭발로 발생한 충격파가 표피를 통과하면서 급격히 감쇠합니다. 반면, AK-47의 탄환은 관통 경로를 따라 에너지를 집중적으로 전달하여 심각한 내부 손상을 유발할 수 있습니다. 이로 인해 TNT 폭발 에너지가 더 크더라도, 실제로는 총알이 더 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 이러한 차이는 물리학 과 생체역학의 기본 원리에 기반합니다. 더 심도있는 내용에 접근하고 싶다면 Wound Ballistics: Basics and Applications (Karl-Günter Süss)와 같은 문헌을 추천드립니다. 폭발과 총격의 생체 조직에 대한 상호작용을 설명하는데 중요한 참고 자료로 활용되고 있습니다. 또, 폭발 역학에 대한 폭넓은 식견은 Introduction to the Physics of Explosions (Yuri M. Meshcheryakov)와 같은 문헌을 참고하시면 만족할만한 심도있는 내용을 접할 수 있습니다.
학문 / 물리
25.02.12
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진화론에서 자연선택의 개념은 무엇인가요? 또한, 유전적 변이가 생물 진화에 미치는 영향은 무엇이며, 그 변이는 어떻게 발생하나요? 감사합니다,
안녕하세요. 자연선택은 진화론에서 중심적인 개념으로, 찰스 다윈(Charles Darwin)이 그의 저서 "종의 기원(The Origin of Species)"에서 처음 제안하였습니다. 이 이론에 따르면, 자연 환경은 특정 유전적 특성을 가진 개체들이 생존하고 번식할 확률을 높이는 방식으로 개체군을 선택합니다. 이 과정을 통해, 유리한 특성은 시간이 지남에 따라 종 내에서 증가하는 반면, 불리한 특성은 감소하게 됩니다. 유전적 변이는 이러한 자연선택의 원료로 작용합니다. 유전적 변이는 돌연변이, 유전자 재조합, 유전자 흐름을 통해 발생하며, 이 변이들은 종의 유전적 다양성을 증가시키고 새로운 형질을 생성할 수 있는 잠재력을 제공합니다. 돌연변이는 DNA 복제 과정 중 발생할 수 있으며, 때때로 환경적 요인에 의해서도 유발될 수 있습니다. 유전자 재조합은 성생식을 하는 종에서 나타나며, 서로 다른 유전적 배경을 가진 부모로부터 유래된 유전자들이 새로운 조합을 이루어 나타나게 합니다. 유전자 흐름은 개체군 간의 유전자 교환을 통해 발생하며, 종 내에서 또는 종 간의 유전적 다양성을 조절하는데 기여합니다. 이러한 내용들을 폭넓게 접하고 싶다면 Evolutionary Analysis (Freeman & Herron)과 같은 문헌을 추천드립니다. 이 책은 진화 생물학의 다양한 측면을 체계적으로 탐구할 수 있고, 실제 사례 연구를 통해 이론을 실증적으로 보여줍니다.
학문 / 생물·생명
25.02.12
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DNA와 RNA의 차이점은 무엇이며, 그들이 수행하는 주요 기능은 무엇인가요? 또한, 유전자 발현 과정에서 DNA와 RNA는 각각 어떤 역할을
안녕하세요. DNA와 RNA는 모두 유전 정보를 저장하고 전달하는데 중요한 역할을 하는 뉴클레오티드 연쇄입니다. 그러나 이들은 구조적 차이와 기능적 차이를 가지고 있습니다. DNA(디옥시리보핵산)는 유전 정보의 안정적인 저장소로서 기능하며, 이중 나선 구조를 갖습니다. 각 나선은 디옥시리보스라는 설탕과 인산 그룹으로 구성된 골격에 염기가 부착된 형태로 이루어져 있습니다. 염기는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T)의 네 가지로, 티민은 RNA에서는 우라실(U)로 대체됩니다. 반면, RNA(리보핵산)는 단일 나선 구조를 가지며, 세포 내에서 유전 정보의 사용에 직접적으로 관여합니다. RNA는 주로 단백질 합성과정에서 중요한 역할을 수행하는데, 메신저 RNA(mRNA)는 DNA의 유전 정보를 리보솜으로 전달하고, 리보솜 RNA(rRNA)는 단백질 합성의 장소를 제공하며, 전달 RNA(tRNA)는 아미노산을 리보솜으로 운반하여 실제 단백질 체인을 구성합니다. 유전자 발현 과정에서 DNA는 유전 정보의 원본으로서 기능하며, 이 정보는 전사(transcription) 과정을 통해 mRNA로 복사됩니다. mRNA는 이후 translation 과정에서 아미노산으로 구성된 단백질로 전환됩니다. 이 과정에서 tRNA가 각 아미노산을 올바른 순서로 리보솜에 전달하여 단백질을 합성하는데 기여합니다. 이러한 유전자 발현 메커니즘을 폭 넓게 접하고 싶다면 Molecular Biology of the Cell (Alberts er al.)과 같은 문헌을 추천드립니다. 제가 종종 추천드리는 책입니다. 세포의 분자적 메커니즘을 이해하는데 도움이 됩니다.
학문 / 생물·생명
25.02.12
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생물학에서 세포의 구조와 기능은 무엇이며, 세포의 주요 구성 요소는 어떤 것들이 있나요? 또한, 세포 분열의 과정은 어떻게 이루어지며, 그 과정
안녕하세요. 세포의 구조와 기능에 대한 설명은 세포생물학의 근본적인 이해를 필요로 합니다. 세포는 생명체를 구성하는 기본 단위로, 다양한 구조적 요소와 복잡한 기능을 통해 생명 현상을 유지합니다. 세포의 핵심 구성 요소로는 핵, 세포질, 세포막이 있으며, 각 요소는 생명 유지에 필수적인 다양한 기능을 수행합니다. 핵은 세포의 유전 정보를 담고 있는 DNA를 포함하고 있으며, 유전자의 발현을 통해 세포의 기능과 분화를 조절합니다. 세포질은 수많은 세포 소기관들이 위치하는 곳으로, 이곳에서 에너지 생성, 단백질 합성, 물질의 분해 및 합성 등의 생화학적 반응이 일어납니다. 세포막은 지질 이중층으로 구성되어 있으며, 세포 내외부 환경을 구분하고 물질의 이동을 조절하는 중요한 기능을 담당합니다. 세포 분열 과정은 생물의 성장과 복제, 조직의 손상 회복 등에 코어한 역할을 합니다. 세포 분열은 크게 미토시스와 메이오시스로 나눌 수 있으며, 여기서 미토시스는 체세포의 분열로 동일한 유전 정보를 가진 두 개의 딸 세포를 생성합니다. 미토시스는 전기, 중기, 후기, 말기로 구분되며, 각 단계에서는 염색체의 정렬과 분리, 세포 구성 요소의 분배가 체계적으로 이루어집니다. 이러한 세포의 구조와 분열 과정에 대한 자세한 설명을 심도있게 접하고 싶다면 Molecular Biology of the Cell (Alberts et al.)과 같은 문헌을 추천드립니다. 여기서 세포의 구조와 기능, 세포 분열 과정에 대해 심층적으로 설명하고 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.02.12
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자석의 힘중에서 척력과 반자성의 특징은 같은 개념인가요?
안녕하세요. 자석의 힘에 대해 이해하는데 필요한 척력과 반자성의 개념은 서로 다릅니다. 척력은 자석이 동일한 극끼리 서로 밀어내는 현상을 의미하며, 자석의 기본적인 성질 중 하나입니다. 반면, 반자성은 자성의 한 종류로, 외부 자기장이 작용할 때 그 자기장을 약하게 반대하는 방향으로 반응하는 물질의 성질을 나타냅니다. 반자성 물질은 자체적으로 자기 모멘트를 거의 갖지 않으며, 외부 자기장에 의해 임시적으로 작은 자기 모멘트가 유도되어 외부 자기장을 약하게 상쇄합니다. 이러한 성질은 주로 전자의 스핀과 궤도 운동에 의한 자기적 효과로 설명될 수 있습니다. 자성 물질의 다른 두 종류인 강자성과 상자성에 대해서도 설명드리자면, 강자성 물질은 자기장을 강하게 유도하며, 자기장이 제거된 후에도 일벙 부분의 자기성을 유지하는 성질을 갖습니다. 이러한 물질들은 강력한 영구자석으로 널리 사용됩니다. 상자성 물질은 외부 자기장이 존재할 때만 자기 모멘트를 갖고, 그 자기장의 방향으로 강회되는 성질을 가지고 있어, 자기장을 제거하면 그 자성도 사라집니다. 이러한 자성의 특성을 폭넓게 접하고 싶으시다면 university Physics with Modern Physics (Young & Freedman)과 같은 문헌을 추천드립니다. 자석의 척력과 반자성, 강자성 및 상자성의 다양한 자성 현상을 분석하고 설명하는데 중점을 둔 책입니다.
학문 / 물리
25.02.12
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희귀 질환 치료제 개발을 위해서 전세계적으로 협력을 한다고 하던데 현황은 어찌 되나요?
안녕하세요. 전세계적으로 희귀 질환 치료제 개발을 위한 협력이 활발히 이루어지고 있습니다. 특히 희귀 질환 치료제 개발을 위한 여러 글로벌 이니셔티브와 연구 프로젝트가 진행중입니다. 유럽에서는 European Rare Diseases Research Alliance (ERDERA)가 주관하는 2025 Joint Transnational Call for Proposals를 예정하고 있습니다. 이 프로그램은 유럽 및 국제적인 연구 팀들이 희귀 질환에 대한 전임상 치료 연구에 참여하도록 독려하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이를 통해 소분자 및 생물학적 제제를 이용한 치료법 개발이 이루어질 예정입니다. 또한, 희귀 질환 연구 및 치료 개발을 위한 국제적 협력의 일환으로, RE(ACT) Congress와 International Rare Diseases Research Consortium (IRDiRC)이 공동으로 주최하는 회의가 2025년 벨기에 브뤼셀에서 개최될 예정입니다. 이 행사는 진단, 치료법 개발, 정책 개발에 있어 혁신을 도모하고, 다양한 이해관계자들 간의 협력을 강화하기 위해 마련되었습니다. 이러한 노력들은 희귀 질환을 가진 환자들에게 실질적인 치료 옵션을 제공하고, 그들의 삶의 질을 향상시키기 위한 글로벌 협력의 중요성을 강조하고 있습니다. 연구와 개발의 글로벌 네트워크 구축을 통해, 희귀 질환 치료제 개발에 필요한 자원과 지식이 공유되며, 이는 전 세계적으로 환자들에게 도움을 줄 수 있는 치료법과 기술의 발전을 촉진하고 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.02.12
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물속에 총을쏘면 총알이 얼마나 나가나요?
안녕하세요. 물속에서 총을 쏠 경우, 총알의 거리는 공기 중에서 쏠 때보다 훨씬 짧게 됩니다. 이는 물의 밀도가 공기보다 약 800배 더 높기 때문입니다. 물은 매우 높은 저항을 제공하므로 총알은 발사되자마자 급격히 속도가 줄어들게 됩니다. 물속에서 총알의 거리는 총알의 종류, 속도 및 총의 종류에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적으로, 대부분의 소총이나 권총 총알은 물속에서 2~3미터 이상 진행하기 어렵습니다. 예컨데, 고속으로 발사되는 소총 총알도 물속에서는 몇 미터 후에 크게 속도가 줄어들어 효과적인 사정거리가 매우 제한적이 됩니다. 특히 고속으로 움직이는 총알일수록 물에 의한 저항이 더 크게 작용하여, 물속에서는 총알의 형태가 손상되거나 방향이 급격히 바뀌기도 합니다. 이러한 현상은 물의 점성과 내부 마찰 때문에 발생합니다.
학문 / 물리
25.02.12
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