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인류가 다른 동물과 달리 마라톤처럼 장기간 뛰는게 가능한 이유가 무엇인가요
안녕하세요. 인류가 다른 동물에 비해 장시간 마라톤과 같은 지구력 활동에 특화된 이유는 진화적, 생리적, 해부학적 특징들의 복합적 결과입니다. 인간의 직립 보행과 관련된 해부학적 구조는 장거리 달리기를 용이하게 합니다. 긴 다리, 발목, 그리고 아킬레스건(Achilles Tendon)은 반복적인 달리기 동작에서의 효율을 증가시킵니다. 특히 아킬레스건은 달리기 동안 반발력을 저장하고 재사용하는 데 중요한 역할을 하여 에너지 효율성을 극대화합니다. 또한, 인간의 피부에 널리 분포한 땀샘은 효과적인 체온 조절을 가능하게 하며, 이는 특히 더운 환경에서 장시간 달리기를 할 수 있게 하는 중요한 생리적 적응의 예 입니다. 대부분의 다른 포유류는 발한 능력이 제한적이거나 전혀 없어 장시간 고강도 운동을 지속하기 어렵습니다. 인간의 대사 시스템은 지방을 효율적으로 에너지로 전환시키는 능력이 뛰어나, 장기간 에너지를 지속적으로 공급할 수 있습니다. 이러한 대사적 적응은 장거리 달리기와 같은 지구력 요구 활동에서 큰 이점을 제공합니다.
학문 / 생물·생명
24.08.02
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카멜레온이 본인이 처한 환경에 따라 몸 색을 바꾸는 과학적인 원리를 알고 싶어요 ^^
안녕하세요. 카멜레온의 피부 색상 변화 메커니즘은 생물학적으로 고도로 복잡한 조절 시스템에 의해 이루어집니다. 이 변식 기능은 색소세포(Chromatophores), 이리도포어(Iridophores), 구형세포(Leucophores) 등 특수화된 세포들의 상호작용을 통해 구현됩니다. 각 세포는 카멜레온의 피부 아래 여러 층에 걸쳐 분포되어 있으며, 이들 세포의 동적인 조작을 통해 다양한 환경에 적응적으로 반응합니다. 색소세포는 멜라닌과 같은 색소를 함유하고 있으며, 이들의 밀도 조절을 통해 피부의 색상을 조정합니다. 멜라노포어(Melanophores)는 멜라닌을 포함하는 주요 세포로, 깊은 색상을 나타내는 데 기여합니다. 이리도포어는 빛을 반사하는 결정체를 포함하고 있어, 햇빛에 따라 반짝이거나 빛의 파장을 변형시키는 역할을 합니다. 구형세포는 더 깊은 층에 위치하며 주로 백색을 띠는 색소를 관리합니다.
학문 / 생물·생명
24.08.02
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인간이 호모사피엔스로 진화해오면서 송곳니가 사라지고 이가 맷돌화된 이유가 무엇인가요
안녕하세요. 송곳니의 상대적 감소와 이의 맷돌화는 식습관 및 환경적 변화에 대한 적응 과정의 결과입니다. 초기 영장류에서 관찰되는 발달된 송곳니는 주로 방어 및 공격, 동물성 먹이를 찢고 분해하는 데 필수적이었습니다. 이러한 특성은 적과의 경쟁에서 우위를 점하고 생존을 도모하는 데 중요한 역할을 수행했습니다. 진화의 과정에서, 호모 사피엔스로의 전환은 식물성 식품의 비중이 증가하면서 치아의 구조에 현저한 변화를 가져왔습니다. 특히, 불을 사용하여 음식을 조리하는 기술이 발달하면서 생식이 가능한 음식의 범위가 넓어졌고, 음식을 더 쉽게 소화할 수 있도록 도왔습니다. 이로 인해 이의 크기와 모양이 변화하여, 더욱 평평하고 넓은 이로 진화했습니다. 이는 식물 기반의 식품을 효율적으로 분쇄하고 소화하는 데 적합한 구조입니다.
학문 / 생물·생명
24.08.02
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일본의 불멸의 해파리라는 동물은 왜 이런이름 갖게되었고 어떻게 불멸이라는 생존과정을 갖나요?
안녕하세요. '불멸의 해파리'로 알려진 Turritopsis dohrnii는 독특한 생물학적 특성으로 인해 이러한 명칭을 갖게 되었습니다. 이 해파리는 특정 조건 하에서 성체 상태에서 유년기 형태인 폴립으로 되돌아갈 수 있는 능력을 지니고 있습니다. 이 과정을 전환분화(Transdifferentiation)라고 하며, 이는 특정 세포가 다른 종류의 세포로 변환되는 현상을 의미합니다. Turritopsis dohrnii는 외부의 스트레스 요인, 물리적 손상, 환경 변화, 질병 등의 상황에서 생애 주기의 마지막 단계에서 처음 단계로 돌아가는 과정을 통해 사실상 불멸에 가까운 생명 주기를 유지합니다. 이 해파리는 성체인 메두사 단계에서 폴립 단계로 역변환되며, 이 과정에서 세포들은 새로운 형태로 재구성됩니다. 즉, 성체가 어린 형태로 돌아가 다시 성장 과정을 반복할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.08.02
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복어의 독은 복어가 만드는게 아니고 세균이 만드는거라는데 정확히 어떤 균이 만들고 왜 둘이 서로 공생하는건가요
안녕하세요. 복어의 독성 물질인 테트로도톡신(Tetrodotoxin ; TTX)은 복어 자체가 생산하는 것이 아니라, 복어와 공생하는 특정 세균에 의해 생성됩니다. 이러한 세균으로는 Pseudomonas spp., Vibrio spp., Alteromonas spp. 가 있습니다. 이들 세균은 복어의 내장, 피부, 간, 난소 등 다양한 조직에서 서식하며, 테트로도톡신을 합성합니다. 복어와 세균 간의 공생 관계는 상호 이익을 제공합니다. 세균은 복어 체내 환경에서 안정적으로 번식하며, 복어는 이 세균들이 생산하는 독소를 통해 포식자로부터 자신을 보호합니다. 테트로도톡신은 신경계에 작용하여 신경 신호 전달을 차단하는 효과가 있으며, 이는 복어를 섭취하는 포식자에게 치명적인 영향을 미쳐 복어의 생존에 기여합니다. 이와 같은 상호작용은 복어와 세균 간의 공생 관계를 강화시킵니다.
학문 / 생물·생명
24.08.02
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토끼가 당근을 좋아하는 이유가 따로 있나요?
안녕하세요. 토끼는 실제로 다양한 식물을 먹는 초식동물이며, 당근을 포함하여 여러 종류의 야채와 풀을 먹습니다. 토끼가 당근을 좋아한다는 것은 대중적인 인식과 만화나 애니메이션 등에서 자주 나타나는 모습으로 인해 널리 퍼진 선입견입니다. 토끼는 자연 상태에서는 주로 풀, 잎사귀, 뿌리, 꽃 등을 섭취합니다. 당근은 뿌리 채소의 일종으로 자연적으로 당분이 많고 씹는 맛이 좋습니다. 이런 특성 때문에 토끼가 당근을 먹을 때 즐거움을 느끼고 선호할 수는 있습니다. 하지만 건강 측면에서 토끼는 장 건강이 중요합니다. 어린 토끼는 작은 탈에도 사망까지 이를 수 있을 정도로 민감한 장을 가지고 있는 동물입니다. 대체로 건초와 같은 마른 풀을 먹는 것이 건강에 좋습니다. 흔히들 생각하는 당근이나 상추나 배춧잎 같은 먹이는 물론, 토끼 자체는 가리지 않고 섭취를 하지만 토끼의 건강에는 조심스럽게 접근하시는 것이 좋습니다.
학문 / 생물·생명
24.08.01
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식물은 증산작용을 통해 체내온도를 조절한다는데 겨울에는 어떻게 하는 건가요?
안녕하세요. 겨울에는 대기가 건조하고 기온이 낮기 때문에 식물의 증산작용은 더 조심스럽게 일어납니다. 식물은 증산을 통해 체내 온도를 조절할 뿐만 아니라, 수분과 영양소의 이동, 생체 내 가스 교환을 조절하는 중요한 기능을 수행합니다.
학문 / 생물·생명
24.08.01
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손가락은 왜 손에 붙어있는건가요??
안녕하세요. 진화적 적응 으로 보았을때, 손가락과 발가락은 척추동물의 지느러미가 변형되어 발달한 구조입니다. 이들은 특히 육상 환경에 적응하는 과정에서 중요한 역할을 수행하였습니다. 손가락의 발달은 동물들이 물체를 잡고 조작하는 능력을 향상시켰으며, 이는 도구 사용, 먹이 획득, 방어 및 복잡한 사회적 상호작용을 가능하게 하였습니다. 예컨데, 영장류는 손가락을 사용하여 섬세한 물체 조작과 나무 사이를 민첩하게 이동할 수 있으며 이는 생존과 번식에 직접적으로 기여하는 요소로 작용합니다.
학문 / 생물·생명
24.08.01
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종이는 왜 물에 젖으면 뭔가가 풀리는 것처럼 느껴지는 걸까요?
안녕하세요. 종이의 주성분인 셀룰로오스는 긴 글루코스 폴리머 체인으로 이루어져 있으며, 이 체인들은 수소 결합(Hydrogen Bond)을 통해 서로 강하게 결합되어 있습니다. 물 분자가 종이 섬유 사이로 침투하면, 원래 셀룰로오스 섬유 사이에 존재하던 수소 결합 일부가 끊어지고 물 분자와 새로운 수소 결합을 형성합니다. 이 과정은 섬유 사이의 공간을 확장시키고, 섬유들 사이의 결합을 약화시킵니다. 셀룰로오스 섬유 사이의 결합이 약해지면 종이의 기계적 강도가 감소합니다. 이로 인해 종이는 더 유연해지고 쉽게 찢어질 수 있게 됩니다. 물에 의한 이러한 변화는 종이가 물리적으로 더 취약해지게 만듭니다. 물리적 강도가 감소함에 따라, 종이의 구조적 무결성도 영향을 받습니다. 종이의 표면은 물을 흡수하면서 팽창하고 내부 섬유 간의 균일성이 손실되어 결국 구조적 일관성이 떨어지게 됩니다. 이러한 변화는 종이가 물에 젖었을 때 관찰되는 흐물거리는 느낌과 직접적으로 관련이 있습니다.
학문 / 물리
24.08.01
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드 브로이 물질파 관련해서 질문이 있습니다
안녕하세요. 드 브로이의 물질파 이론은 고전적 입자 개념을 파동의 특성과 결합하여 혁신적으로 확장한 개념입니다. 이 이론에 따르면, 모든 입자는 파동적 성질을 가지며 이는 '파장(λ)'으로 표현됩니다. 드 브로이의 가장 유명한 공식은 λ = h / p 입니다. 여기서 h는 플랑크 상수(Planck`s Constant), p는 입자의 운동량을 나타냅니다. 이 공식은 입자의 운동량이 증가함에 따라 그 파장이 감소함을 의미합니다. 바꿔 이야기 하면 빠르게 움직이는 입자와 같은 운동량이 큰 입자는 더 짧은 파장을 가집니다. 드 브로이 이론의 핵심적인 통찰 중 하나는 파동의 위상합성(Phase Superposition) 개념을 입자에 적용한 것입니다. 이는 여러 파동이 중첩되어 새로운 파동 형태인 '파동 패킷(Wave Packet)'을 형성하는 것을 말합니다. 파동 패킷은 여러 개의 서로 다른 파장을 가진 파동들이 중첩되어 일시적으로 국소화된 파동 형태를 이룰 때 발생합니다. 이러한 파동 패킷은 입자의 위치와 운동 상태를 더 정확하게 표현할 수 있게 해 주며, 이는 입자가 가지는 파동의 특성과 직접적으로 관련이 있습니다. 파동의 위상합성에 의해 생성된 파동 패킷은 그 구성 요소들의 위상(Phase)과 주파수(Frequency)에 따라 다양한 형태를 띠게 됩니다. 이와 같이 다양한 파동이 합성되어 형성된 파동 패킷은, 그 자체로도 파동의 하나의 형태로 간주될 수 있습니다. 파동 패킷의 중요성은 단일 파동보다는 입자의 행동을 더 잘 설명할 수 있다는 점에 있습니다. 특히 양자역학에서 입자의 위치를 확률적으로 예측할 때 유용합니다.
학문 / 물리
24.08.01
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