답변 내역

유전자 편집의 정확도는 원하는 부위의 수정 성공률을 평가하는 '표적 효율'과 원치 않는 결실 및 변이 없는 상태를 보는 '정밀성'을 기준으로 평가하게 됩니다.먼저 표적 효율이란 원하고자 하는 특정 DNA 표적 부위가 가이드 RNA와 유전자 가위에 의해 얼마나 효율적으로 절단되고 원하는 대로 수정되었는지를 측정하는 것입니다.그리고 정밀성이란 의도한 위치에 정확히 원하는 염기 변화가 일어났는지 평가하는데, 이 과정에서 원치 않는 크고 작은 결실이나 염색체 구조 변이가 발생하지 않았는지가 중요한 기준이 됩니다.그리고 의도하지 않은 유전적 변화, 즉 오프타겟 효과는 전장 유전체 분석 및 시퀀싱 기법들이 활용됩니다.세포 전반에서 비표적 절단 위치를 실험적으로 탐색하는 디지놈 및 가이드 시퀀싱도 있지만, 오프타겟 위험이 높은 유사 서열 부위를 사전에 선별해 확인하기도 하고, 선별된 부위의 실제 변이 발생 빈도를 정밀 측정한 후 검증하는 표적 심층 시퀀싱(NGS), 편집 세포 전체 유전체를 대조군과 비교해 구조적 이상을 종합적으로 스크리닝하는 전장 유전체 시퀀싱(WGS)이 활용됩니다.

우선 어느정도의 큰 틀은 말씀을 해주셔야 답을 드리기 좋습니다.말씀하신 정도의 난이도라면 주변에서 쉽게 볼 수 있는 향균 물질에 따른 향균 활성 정도도 괜찮아 보입니다.향균 물질로는 쉽게 구할 수 있는 프로폴리스 정도로 잡아주시면 되고, 디스크 확산법(이 과정이 고교 과정에 나오는지는 모르겠습니다만..)이면 충분히 고등학생도 가능한 수준으로 생각됩니다.먼저 기본 가설을 설정해야 합니다.천연 항균 물질인 프로폴리스의 농도가 높아짐에 따라 페이퍼 디스크 주변에 형성되는 생장 억제환의 직경이 정비례하여 커질 것이라는 가정입니다.그리고 비병원성 유산균을 배양한 멸균 한천 배지 표면에 균을 고르게 스프레딩한 후 프로폴리스 원액을 10%, 25%, 50%, 100% 정도의 농도로 희석하여 각각 침전시킨 페이퍼 디스크를 배지 위에 격자 형태로 올리고 통제 변인을 맞추어 세팅합니다.이후 45분 정도의 실험시간을 두고 억제환의 직경을 미리 정한 미세 단위로 측정하여 농도-억제환 크기 사이의 정량적 상관관계 그래프를 도출해주면 됩니다.후속 보고서로는 실험 데이터를 바탕으로 미생물의 성장을 억제하는 최소저해농도의 개념이나 시중에 시판중인 항생제 문제를 다뤄도 괜찮으실겁니다.예전 비슷한 질문에도 이 실험을 추천드린 적이 있는데, 고등학교 수준에서는 가장 적당한 난이도의 실험으로 생각됩니다.

결론부터 말씀드리면 자기 영역에 대한 경계심과 집착은 고양이가 강아지보다 훨씬 더 강합니다.독립 생활을 하는 고양이에게 영역은 생존과도 직결된 부분으로 먹이터이자 은신처이죠.그래서 낯선 침입자가 들어오면 목숨을 걸 만큼 극심한 경계와 공격성을 보입니다. 이사나 가구 배치만 바꿔도 고양이가 큰 스트레스를 받는 이유가 이 때문입니다.반면 무리 생활을 하던 강아지는 공간 자체보다 무리와의 관계가 더 중요합니다.강아지가 집에서 짖는 것은 영역 사수라기 보다 무리를 지키려는 수호 본능이 더 크죠. 그래서 주인만 함께라면 새로운 장소에 가더라도 금방 적응하는 편입니다.결론적으로 강아지는 무리 보호를 위해 경계하고, 고양이는 생존 공간을 위해 경계합니다.즉, 순수하게 영역 그 자체에 대한 경계심의 강도는 고양이가 훨씬 더 높다고 할 수 있죠.

멧돼지의 독특한 송곳니 구조는 음식을 씹는 용도가 아니라, 생존, 방어, 그리고 영역 싸움을 위한 무기와 도구로 진화한 결과물입니다.윗니와 아랫니가 맞물려 마찰하면서, 아랫송곳니가 칼날처럼 날카로워지는데, 이 아랫송곳니는 늑대 등 포식자에 방어수단, 수컷 간의 영역 및 번식 싸움, 땅속 뿌리를 파내는 도구로 쓰입니다.그리고 음식을 씹는 어금니는 입안 안쪽에 있어, 바깥으로 튀어나온 송곳니가 먹이를 먹을 때 방해되지 않습니다.또한 뼈와 단단한 나무, 두꺼운 가죽을 뚫을 정도로 단단하게 턱뼈에 박혀 있고, 평생 동안 계속 자라나기 때문에 싸우다 부러져도 다시 회복됩니다.즉, 멧돼지의 송곳니는 씹는 용도를 포기하고 생존 및 무장 도구로 진화한 결과물인 셈입니다.

mRNA 백신은 바이러스의 특정 유전 정보를 담은 합성 mRNA를 체내에 주입하여 면역반응을 유도하는 원리입니다.먼저 불안정한 mRNA를 보호하기 위해 지질 입자로 감싸 세포막을 통과해 세포질 내부로 전달합니다.세포질에 도착한 mRNA는 세포의 단백질 합성 공장인 리보솜에 의해 해독되며, 바이러스의 무해한 표면 항원을 스스로 만들어냅니다. 그럼 합성된 항원 단백질이 세포 표면에 노출되면 면역세포가 이를 인식해 항체 생성을 촉진하는 B세포를 활성화합니다.이 과정에서 중화항체와 장기 기억세포가 생성되어, 나중에 실제 바이러스가 침투했을 때 면역계가 바로 인식하고 강하게 대응할 수 있게 되는 것입니다.하지만, mRNA는 세포핵 내부로 들어가지 않으며 인간의 DNA와 결합하거나 유전 정보를 변형시키지 못하고, 또한 체내 효소에 의해 수 시간~수일 내에 자연스럽게 분해됩니다.

연어들이 태어난 고향 하천으로 돌아오는 능력은 모천 회귀 본능이라 하는데, 핵심 메커니즘은 후각 각인과 지자기 감지에 있습니다.어린 유어 시기, 태어난 하천의 토양과 식생, 미네랄이 만든 고유한 화학적 물 냄새를 뇌에 깊이 기억합니다.그리고 대양에서는 머리 속 자철광 성분으로 지구 자기장을 감지해 대략적인 위치와 방향을 찾아 이동하고, 태양의 위치, 하늘의 편광 패턴, 수온과 해류 변화를 보조 이정표로 삼습니다.그리고 강과 바다가 만나는 하천 어구에 다다르면 후각을 통해 수많은 지류 중 고향의 냄새를 가려냅니다.이 때 인간의 수천 배 이상 발달한 후각으로 미세하게 희석된 고향 물 분자까지 정확히 판별할 수 있죠.이처럼 연어의 회귀는 지구를 읽는 자기장 감지와 어린 시절 각인된 후각 기억을 바탕으로 만들어지는 것입니다.

대칭성은 유전적, 환경적 스트레스 속에서도 개체가 정상적으로 발달했다는 것을 보여주는 지표가 됩니다.즉, 최소한의 자원으로 에너지 효율성을 극대화한 결과입니다.그렇다고 말씀하신 것처 A형질이 B보다 아주 조금 더 효율적일 때도 자연선택이 무조건 A를 선호하지에 대한 부분은 꼭 그렇지만은 않습니다.왜냐하면 자연선택은 무조건적인 최적화 장치가 아니라 효율성 차이가 미미할 때는 다른 요인들에 의해 압도당할 수 있기 때문입니다. 특히 개체군 크기가 작거나 선택 계수가 유전적 부동의 영향력보다 작을 경우, 아주 미세한 이점은 우연히 사라져버릴 수 있습니다.또한 하나의 유전자가 여러 형질을 동시에 조절하는 다면발현 때문에, 사소한 이점으로 인한 치명적인 부작용이 발생할 수도 있습니다.게다가 기존의 해부학적 구조나 역사적 진화 경로라는 제약 때문에 완벽한 최적화가 아닌 차선책이 유지되기도 하죠.결국 자연선택은 언제나 100%의 효율만을 좇기보다 확률과 유전적 맥락, 환경적 변동 속에서 다양하게 작용하게 됩니다.

호주에 치명적이고 독특한 생물들이 많은 이유는 오랜 지리적 고립에 가혹한 환경 때문에 독자적인 진화 과정을 거쳤기 때문입니다.먼저 호주대륙은 약 1억 년 전 거대 대륙 곤드와나에서 분리된 이후 다른 대륙과 완전히 격리되어 독자적인 생태계를 형성했습니다.그리고 태반류 포유류가 진화하는 과정에서 단절되어, 캥거루나 코알라 같은 유대류가 다양한 생태적 지위를 차지하며 독특하게 진화했습니다.게다가 대륙 내륙의 사막화와 극심한 환경 변화로 인해 생존 경쟁이 치열해지며 독특한 신체 구조가 발달하게 되었습니다.특히 거대 포식자가 없는 환경 속에서, 작은 체구로도 확실하게 사냥하고 자신을 보호하기 위해 뱀이나 거미, 해파리 등이 강한 독을 주된 무기로 진화시킨 것입니다.

먼저 자이언트판다와 레서판다는 이름은 비슷하지만 각각 곰과와 레서판다과로 완전히 다른 동물입니다.자이언트판다는 약 800만 년 전 등장해 현생종은 1종(2아종)이 존재합니다.주로 중국 남서부 쓰촨성 등 고산지대에 서식하며 식사의 99% 이상을 대나무로 채웁니다.수명은 야생에서 15~20년, 사육 환경에서 25~30년 이상 살아갑니다.반면 레서판다는 약 2,500만 년 전부터 과 계통이 시작되었으며 현재 2종(히말라야, 중국)으로 분류됩니다.중국과 네팔, 부탄, 인도, 미얀마의 히말라야 고산 지대의 숲에 살며 대나무 외에도 과일, 도토리, 곤충 등을 먹는 잡식성을 띱니다.수명은 야생에서 8~10년, 사육 상태에서 12~14년 정도입니다.

결론부터 말씀드리면 눈은 세상을 그대로 찍는 카메라가 아니며, 뇌는 단순한 모니터가 아닌 능동적인 예측 기계이기 때문입니다.즉, 과거 경험이나 강한 기대감이 있다면, 뇌는 실제 눈에 들어온 물리적 정보보다 자신이 예상한 방향을 우선하여 해석하게 되는데, 이를 인지과학에서는 하향식 처리라고 하며, 감각 입력보다 뇌의 사전 지식이 인지를 압도하는 현상입니다.그래서 시각 정보를 처리하는 뇌의 복측 경로에서 사과와 오렌지가 가진 둥근 형태 등의 공통점을 순간적으로 잘못 매칭했을 수도 있는 것이죠.즉, 뇌는 에너지를 아끼고 효율적으로 판단하기 위해 눈앞의 실물 대신 가장 그럴듯하다고 예측한 정보를 최종 현실로 받아들이는 것입니다.