유전자변형작물(GMO)은 어떻게 다른 생물의 유전자를 갖게 되나요?
GMO는 원하는 특성을 가진 외래 유전자를 분리하여 작물의 세포 염색체 속에 물리적, 생물학적으로 넣어 재배육하여 만들어집니다.먼저 세균 등에서 해충 저항성 단백질을 만드는 유전자 같은 목적 유전자를 분리하고 식물 세포 내 작동을 위해 스위치 역할을 하는 프로모터와 유전자를 연결한 후 운반체인 플라스미드 DNA에 결합시킵니다.이렇게 만들어진 외래 유전자를 식물 세포 핵 내부의 염색체에 끼워 넣기 위해 크게 두 가지 방식을 사용합니다.먼저 아그로박테리움(Agrobacterium)이라는 토양 세균을 이용하는 방식으로, 세균 내부의 병원성 유전자를 제거하고 그 자리에 목적 유전자를 대신 넣은 후 이 세균을 식물 조직과 함께 배양하면, 세균이 식물 세포벽을 뚫고 들어가 자신이 가진 유전자를 식물 염색체 속으로 자연스럽게 삽입시키게 됩니다.두번째는 유전자총을 이용하는 방식으로 아그로박테리움 감염이 잘 되지 않는 외떡잎식물에 주로 사용하는 물리적 방식입니다.하지만, 유전자가 성공적으로 들어간 세포는 약 1~5%에 불과하기 때문에 유전자가 잘 들어간 세포만을 선별한 뒤, 식물 호르몬이 첨가된 배지에서 조직배양 과정을 통해 선별하고 분화시켜 성체를 형성하여 완성하게 됩니다.
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겨울눈은 어떻게 추운 날씨에도 얼지 않고 봄을 기다리나요?
식물은 나름의 얼지 않는 부동액과 보호막을 만들어 겨울 추위를 견딥니다.가장 중요한 것이 당도를 높이는 것입니다. 가을에 녹말을 포도당과 설탕으로 분해해 세포 안을 농축해서 어는점을 영하 이하로 떨어뜨립니다. 또한 세포 안의 수분을 밖으로 내보내, 얼음 결정이 세포막을 찢지 않고 세포 사이에만 생기게 합니다.그리고 얼음 핵 형성을 막는 항결빙 단백질을 분비해 영하의 날씨에도 수분이 결정화되지 않게 유지하고, 수분을 줄여 결빙 위험을 낮추고, 봄이 올 때까지 최소한의 생명 활동만 유지합니다.또 겨울눈은 겉을 단단한 비늘로 겹겹이 둘러싸 차가운 건조 바람으로부터 내부를 보호하고, 솜털이나 끈적한 진액을 겉에 둘러 찬바람과 빗물이 눈 내부로 침투하는 것을 차단합니다.이렇게 화학적으로나 물리적 보호를 통해 겨울눈 속 싹은 얼지 않고 겨울을 날 수 있는 것입니다.
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연어는 어떻게해서 어린 시절 태어난 곳을 기억하고 물을 거슬러가는건가여?
연어가 태어난 강을 찾아내는 가장 큰 비결은 후각, 즉 냄새입니다.사실 연어는 기억력이 뛰어나 편은 아닌 것으로 알려져 있습니다. 하지만, 고향의 냄새만큼은 기억하고 있죠.우선 바다에서 강 입구까지는 지구 자기장과 해류, 태양 위치를 감지해 대략적인 방향을 잡습니다.그리고 강 입구에서 상류까지는 어린 시절 뇌에 강하게 각인된 고향 하천 특유의 화학 냄새를 추적하는 것입니다.이런 고향 냄새는 흙이나 바위, 식물 등이 섞인 미세한 물 냄새를 갈림길마다 구분하며 올라가는 것입니다.결국 연어는 모든 것을 다 기억하는 물고기라기보다, 고향 냄새에 극도로 특화된 기억력을 가졌다 할 수 있습니다.
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아래사진의 식물 이름이 무엇입니까요?
제가 보기에도 청미래덩굴(망개나무)의 어린 줄기 햇가지로 보입니다.그리고 가시가 없는 이유는 청미래덩굴의 생장 특징 때문입니다. 말씀하신 것처럼 청미래덩굴은 줄기가 자라 목질화되면서 갈고리 모양의 억센 가시가 발달합니다. 그래서 이제 막 뻗어 나오는 연한 햇가지에는 가시가 아직 생기지 않았거나 약해서 매끈하게 보입니다.사진에서처럼 잎이 둥글고 윤기가 나며 줄기 마디가 살짝 지그재그 형태를 이루는 것이 청미래덩굴의 가장 큰 특징이죠.
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mRNA 백신은 기존 백신과 어떻게 다른 원리로 작동하나요?
mRNA백신은 항원을 직접 주입하는 것이 아니라 항원을 만드는 유전정보인 mRNA만 전달하는 방식입니다.바이러스의 스파이크 단백질을 만드는 mRNA를 지질 나노입자(LNP)에 싸서 체내로 주사하면, 세포 안으로 들어간 mRNA를 리보솜이 읽어 바이러스 단백질을 직접 만듭니다.그럼 만들어진 단백질을 면역계가 탐지하여 중화항체와 T세포 면역을 형성하는 것이죠.이후 역할을 마친 mRNA는 며칠 내 완전히 분해되며, 세포핵으로 들어가지 않아 DNA를 변형시키지 않습니다.무엇보다 가장 큰 장점은 병원체를 직접 배양할 필요가 없어 유전자 서열만 알면 변이 바이러스에도 수 주 내 대응이 가능하다는 점입니다.
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파리인데요. 무슨 종류의 파리인가요?
'길쭉물집파리'로 보입니다.우리나라에 서식하는 집파리과의 하위의 물집파리에 속하는 종이죠.일반 집파리에 비해 몸이 전체적으로 날씬하고 길쭉하며, 날개 폭도 상대적으로 좁게 이어지는 특징이 있습니다.주로 계곡이나 하천, 바닷가, 습지 등 물가 주변이나 축축한 환경에서 많이 발견되며, 다른 날벌레나 곤충 유충을 잡아먹는 포식성 파리입니다.미어캣님께서 발견하신 장소가 물이 많은 곳이라면 '길쭉물집파리'일 가능성이 높습니다.
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왜 어떤 사람은 왼손으로도 물건을 자연스럽게 사용하는 반면, 어떤 사람은 오른손을 사용하지 않으면 불편하게 느끼는데 손잡이는 어떻게 결정될까요?
자주 사용하는 손은 유전의 영향도 받지만, 태아기의 신경 발달, 뇌의 기능적 비대칭성 등 다양한 원인으로 결정됩니다.좌뇌는 몸의 오른쪽을, 우뇌는 몸의 왼쪽을 담당하여 제어하는데, 더 정교한 쪽 뇌 영역에 따라 오른손 또는 왼손을 선호하게 됩니다. 그래서 자주 쓰는 손 쪽의 뇌 신경망이 두껍게 발달하여 적은 에너지로도 정교한 움직임이 가능하죠.또한 임신 8주 차부터 척수의 좌우 성장 속도 차이로 주로 사용하는 손의 기본이 정해지게 되는데, 태아기 테스토스테론 노출도가 높을수록 왼손잡이가 될 확률이 커지는 것으로 알려져 있습니다.그리고 유전적인 영향으로 부모가 모두 왼손잡이일 경우 자녀가 왼손잡이일 확률이 최대 50%까지 증가하게 되는데, 단일 유전자가 아닌 수십 개의 유전자가 복합적으로 손잡이 형성에 영향을 미칩니다.그렇다보니 쓰지 않던 손을 움직일 때는 뇌가 훨씬 많은 에너지를 사용해야 해서 불편함을 느끼게 되는 것입니다.
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사람은 왜 처음 만난 사람의 이름보다 그 사람이 했던 행동이나 말투를 더 오래 기억하는 경우가 많은데, 기억 방식에 차이가 있기 때문일까요?
가장 주된 이유는 기억의 형태와 저장 방식이 전혀 다르기 때문입니다.이름은 단순히 문자와 소리 정보의 기호라 할 수 있지만, 행동과 말투는 시가과 청각, 감정까지 더해진 종합 맥락 정보라 할 수 있습니다.그래서 행동과 말투는 감정을 담당하는 편도체를 자극해 해마에 강한 장기 기억으로 저장될 수 있지만, 이름은 감정적 자극이 적습니다. 또한 이름은 독립된 정보라 연상고리가 없는 반면, 행동과 말투는 기존 지식 및 감각과거 유기적으로 연결됩니다.게다가 타인의 태도와 행동을 파악하는 것은 과거 적과 동지의 구분하고 생존 문제와도 직결되었기에 뇌가 우선 저장하도록 하는 면도 있습니다.결국 이름은 단순 표식에 불과하지만, 행동과 말투는 입체적 경험이기 때문에 더 오랫동안 기억에 남을 수 있는 것입니다.
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식물은 뿌리에서 어떻게 필요한 영양소만 골라서 흡수하나요?
식물의 뿌리는 물리적 장벽과 세포 단위의 화학적 수송체를 이용해 필요한 영양소만을 흡수하는 것입니다.질소나 인, 칼륨 등 식물이 필요로 하는 영양소는 전하를 띤 이온 상태로 토양에 존재하는데, 이온은 지질 세포막을 그냥 통과할 수 없어 전용 단백질을 통해서만 이동이 가능합니다.그래서 식물은 칼륨과 인산 등 영양소마다 모양과 전하가 맞춤 설계된 전용 수송 단백질로 선택해 이동시키는 것입니다.우선 뿌리 세포는 ATP 에너지를 써서 수소 이온을 세포 밖으로 밀어내고, 세포 내부가 음전하가 되면서 칼륨 같은 양이온이 세포 안으로 끌려들어 옵니다. 이 때 질산 같은 음이온은 밖으로 나갔던 수소 이온이 다시 들어오는 힘을 타고 함께 들어오는 것이죠.또 세포 사이 틈으로 무작위로 유입된 토양수는 방수 장벽인 카스파리안 선에 막힙니다.즉, 모든 물과 물질은 반드시 내피세포 내부를 통과하게 되는데, 내피 세포막에서 한 번 더 필요한 영양소만 가려내 물관으로 보내는 것입니다.
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철새들 중에서 정말 전세게를 누비는 새가 잇는지 궁금해여?
아무래도 극제비갈매기가 말씀하시는 철새와 가장 가까운 철새일 것입니다.북극에서 새끼를 낳고, 북극에 겨울이 오면 지구 반대편 남극으로 내려가 겨울을 보냅니다.연간 왕복 이동 거리는 약 70,000~90,000km에 달해 동물계에서 가장 긴 거리를 이동하며, 평생 날아다니는 거리를 다 합치면 지구에서 달을 3번 왕복하고도 남는 길이입니다.또 양 극지방의 백야 현상을 찾아 이동하기 때문에 지구상에서 태양 빛을 가장 오래 받는 동물이기도 합니다.그리고 또 다른 철새로는 알래스카에서 뉴질랜드까지 바다 위를 나는 큰뒷부리도요도 있습니다.이 새는 중간에 한 번도 내려앉지 않고 약 13,000km를 10일 동안 연속 비행합니다.이 외에도 시베리아에서 호주까지 우리나라 갯벌을 거쳐 왕복 30,000km를 이동하는 붉은어깨도요도 있습니다.
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