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현재 동물 실험을 완벽하게 대체할 방법이 존재하나요?
결론부터 말씀드리면 동물실험을 완전히 대체할 수 있는 방법은 아직 없습니다.물론 말씀하신 오가노이드, AI 등 여러 기술들이 동물 실험을 대체할 방법으로 주목받고 있고, 실제로 많은 성과를 내고 있습니다. 하지만 이 기술들이 동물 실험을 완벽하게 대체하기에는 한계점이 있습니다.오가노이드는 인체 줄기세포 등을 이용하여 실제 장기와 유사한 구조와 기능을 가진 3차원 미니 장기를 만들어냅니다. 이를 통해 특정 장기의 질병 연구, 약물 테스트, 맞춤형 치료 등에 활용될 가능성이 매우 높습니다. 특히 인간 생리와의 유사성이 높아 동물 실험의 한계점을 극복할 수 있다는 큰 장점이 있습니다. 그러나 아직은 개별 장기에 대한 연구가 주로 이루어지고 있으며, 인체 전체의 복잡한 생체 시스템을 완벽하게 재현하기에는 한계가 있습니다. 물론 '멀티 오가노이드 시스템' 등 여러 장기의 오가노이드를 연결하는 연구가 활발히 진행 중이지만, 아직 초기 단계입니다.AI 역시 비슷합니다. 방대한 데이터를 기반으로 약물의 독성이나 효능을 예측하고, 빠르게 신약을 개발하는 데 큰 도움을 줍니다. 또한 컴퓨터 모델링을 통해 가상의 인체에서 신약의 효과와 부작용을 검증하는 연구도 진행되고 있습니다. 동물 실험보다 시간과 비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 재현성이 높다는 장점이 있습니다. 일부 연구에서는 AI 독성 예측 정확도가 동물 실험보다 높게 나타나기도 했습니다.그러나 AI는 기존 데이터를 기반으로 작동하기 때문에 예측에 한계가 있으며, 생체 전체의 복잡성을 완전히 재현하기에는 아직 역부족입니다. 특히 예측 불가능한 부작용이나 복잡한 생리 현상을 정밀하게 구현하는 데는 아직 부족한 점이 많습니다.그래서 결구 복잡한 생체 시스템을 재현하기에는 아직 어려울 뿐만 아니라 예측 불가능한 부작용 등 아직은 동물 실험에서만 확인 가능한 경우가 많습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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동물 유전자와 식물 유전자 차이가 많이 나나요?
사실 보는 관점에 따라 다를 수 있습니다.크게 차이난다고 생각했다면 그 차이가 크지 않을 수 있고, 차이가 없다고 생각했다면 차이가 클 수 도 있습니다.다만, 분명 어느정도 차이가 있지만, 놀랍게도 공통적인 조상을 가지고 있기 때문에 일부 유전자는 공유하고 있습니다.먼저 동물과 식물 모두 유전 정보를 담고 있는 DNA가 동일하게 이중 나선 구조로 되어 있습니다. 또한 DNA를 구성하는 기본적인 4가지 화학 빌딩 블록 역시 동물과 식물 모두 동일합니다.특히 동물과 식물은 공통 조상으로부터 진화했기 때문에 특정 유전자들은 유사성을 가지는데, 에너지 생성에 관여하는 사이토크롬 C 같은 단백질을 만드는 유전자는 식물과 동물 모두에게서 발견되는 대펴적인 유전자입니다.그럼에도 동물과 식물의 유전자에는 매우 큰 차이가 있습니다. 이는 각 생물이 살아가는 방식과 환경에 적응하며 다르게 진화했기 때문입니다.세포 구조의 차이나 유전자의 구성, 면역 체계, 발생 및 재생에 관한 능력, 유전자 조절 방식 등이 대표적인 차이입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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미생물이 하는 역활은 분해와 영양 순환밖에 없나요?
미생물은 아주 많은 일을 하고 있습니다.그 중 말씀하신 분해와 영양 순환은 미생물이 하는 많은 일 중 가장 대표적인 일입니다.먼저 미생물 중에는 주변의 무기물을 이용하여 유기물을 만들어내는 능력을 가진 것들이 많습니다. 예를 들어, 식물처럼 광합성을 하는 시아노박테리아는 지구의 대기 조성에 큰 영향을 미쳤고, 다양한 생명체의 에너지원이 됩니다. 또한, 일부 미생물은 특정 유기 화합물이나 항생물질 등을 합성하여 생태계에서 중요한 역할을 합니다.또한 대기 중에는 질소 기체가 풍부하지만, 대부분의 생명체는 이 질소 기체를 직접 이용할 수 없는데, 이때 일부 미생물이 대기 중의 질소 기체를 암모니아 형태로 전환하여 식물이 이용할 수 있도록 만들어주는 질소 고정을 하기도 합니다. 이는 토양의 비옥도를 높이고 생태계의 생산성을 유지하는 데 필수적인 역할이죠.그리고 미생물은 오염된 환경을 정화하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 기름 유출 사고 지역에서 유기 오염 물질을 분해하거나, 중금속을 제거하는 등 생물학적 정화 기술에 활용되고 있죠. 또한, 폐수 처리 시설에서도 미생물의 분해 능력을 이용하여 유기물을 제거하기도 합니다.그 외에도 미생물은 식품이나 의약품, 에너지 생산 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다. 흔히 먹는 빵의 발효나 술 제조, 치즈 숙성 등에 이용되며, 항생제나 효소, 바이오 연료 등의 생산에도 필수적인 역할을 하고 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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은행은 냄새가 심한데도 불구하고 은행나무가 어떻게 번식을 할 수 있는건가요?
은행나무 열매에서 냄새가 나는 것은 '빌로볼'과 '은행산'이라는 성분 때문으로 이 성분들은 독성을 띠기도 해서 곤충이나 동물들이 접근하지 못하게 하는 역할을 합니다. 하지만, 은행 역시 이 씨앗으로 번식을 하는 것은 맞습니다. 그렇지만, 과거에는 씨앗을 퍼뜨리던 매개 동물이 있었으나 그 동물이 멸종하면서 인간의 도움 없이 야생에서의 번식은 쉽지 않게 된 것입니다.즉, 냄새가 나고 독성까지 있는 은행나무의 열매를 먹고 퍼트리는 동물이 있었지만, 그 동물이 멸종하며 퍼트릴 수 있는 동물이 사라지며 자연적으로 번식하는 것이 쉽지 않은 상황이 된 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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한국인에게만 있다는 ABCC11 라는 유전자는 정체가 뭐고 어떤 결과를 보여주나?
ABCC11 유전자는 ABC(ATP-binding cassette) 수송체의 일종으로, 세포막을 통해 특정 물질을 세포 안팎으로 운반하는 단백질을 만드는 설계도 역할을 하는 유전자입니다. 특히 이 유전자는 아포크린 땀샘과 관련이 깊습니다. 아포크린 땀샘은 주로 겨드랑이, 사타구니 등 특정 부위에 분포하며, 지방과 단백질이 함유된 땀을 분비하는데, 이 땀이 피부의 세균과 만나 분해되면서 특유의 땀냄새를 발생시키죠.ABCC11 유전자는 크게 G형과 A형 두 가지 유형으로 나뉩니다.G형은 정상적인 기능을 하는 유전자로, 아포크린 땀샘의 분비가 활발하여 몸 냄새가 발생할 가능성이 높습니다. 또한 젖은 귀지와 관련이 있습니다. 반면 A형은 G형 유전자의 돌연변이 형태로, ABCC11 단백질의 기능이 저하되거나 소실되어 아포크린 땀샘의 활동이 감소하여 몸 냄새가 거의 나지 않게 되며, 마른 귀지와도 관련이 있습니다.ABCC11 유전자의 A형 대립유전자는 특히 동아시아인에게서 매우 높은 빈도로 나타나는데, 특히 한국인의 경우 이 A형 유전자를 가진 비율이 매우 높다고 알려져 있으며, 어떤 연구에서는 100%에 가깝게 나타났다는 결과도 있습니다. 이는 한국인이 전 세계적으로 몸 냄새가 가장 적은 민족 중 하나인 이유가 되기도 하는 것이죠.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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비슷하긴 한데 이 꽃이 정확하게 뭔가요?
사진이 좀 흔들리긴 했는데, 철쭉이거나 영산홍으로 보입니다.사실 두 꽃 모두 진달래과에 속하며, 외형이 비슷하여 혼동하기 쉽습니다.특히 이파리가 뭔가 다른 느낌으로 자잘하게 되어있다고 말씀하셨는데, 이는 영산홍으로 생각하게 만든 부분으로 영산홍은 철쭉보다 잎이 작고, 잎의 앞뒷면에 털이 있는 경우가 많습니다.하지만 정확하게 구분하기 위해서는 잎의 크기나 모양, 털 유무, 꽃의 개화 시기 등을 살펴볼 필요가 있지만 사진을 통해서는 확인이 좀 어렵네요.결과적으로 가장 유력한 후보는 철쭉 또는 영산홍이며, 말씀하신 잎의 특징으로 미루어 볼 때 영산홍일 가능성이 높습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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세포내 단백질 합성에 관해 알고싶습니다.
먼저 '전사 후 조절'은 DNA로부터 mRNA가 합성된 이후, 즉 RNA 수준에서 유전자 발현을 조절하는 메커니즘입니다. 이는 주로 핵에서 일어나는 과정이며, 번역이 일어나기 전 mRNA의 운명을 결정합니다.그리고 '번역 후 조절'은 mRNA로부터 단백질이 합성된 이후, 즉 단백질 수준에서 기능과 안정성을 조절하는 메커니즘입니다. 이는 단백질의 활성, 위치, 안정성 등을 조절하여 세포의 빠르고 정교한 반응을 가능하게 합니다.'전사 후 조절'과 '번역 후 조절'은 세포의 다양한 생리적 기능에 필수적인 역할을 합니다.먼저 환경 변화나 세포 내 신호에 대한 빠른 반응을 가능하게 합니다. 전사 조절은 시간이 오래 걸릴 수 있지만, 이미 합성된 mRNA나 단백질의 안정성이나 활성을 조절하는 것은 훨씬 빠르게 세포의 상태를 변화시킬 수 있는 것이죠.또한 특정 단백질의 발현과 활성을 정교하게 조절하여 세포가 특정한 형태로 분화하고 기능할 수 있도록 합니다. 그리고 효소 단백질의 활성이나 양을 조절하여 세포 내 물질대사 경로의 효율성을 제어하기도 합니다.
학문 / 생물·생명
25.05.29
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DNA와 RNA는 구조와 기능 면에서 어떤 주요 차이점을 가지며, 이로 인해 수행하는 역할은 어떻게 달라지나요?
DNA와 RNA는 가장 먼저 구성하는 당에서 부터 차이가 있습니다.DNA는 '디옥시리보스'라는 5탄당을 가집니다. 디옥시리보스는 리보스에 비해 2가 탄소에 하이드록실기(-OH) 대신 수소(-H)를 가지고 있습니다.반면 RNA는 '리보스'라는 5탄당을 가집니다. 리보스는 2가 탄소에 하이드록실기(-OH)를 가지고 있습니다. 이 하이드록실기는 RNA를 DNA보다 화학적으로 더 불안정하게 만드는 요인이 됩니다.그리고 염기에서 차이가 있습니다.DNA는 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 티민(T)의 네 가지 염기를 가지는 반면 RNA: 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 유라실(U)의 네 가지 염기를 가집니다. 즉, 티민(T) 대신 유라실(U)이 존재하는 것이죠.무엇보다 가장 큰 차이는 가닥 구조입니다.DNA는 보통 이중 나선 구조를 가집니다. 두 가닥의 폴리뉴클레오타이드 사슬이 상보적인 염기쌍(A-T, G-C)을 형성하여 안정적인 이중 나선 구조를 이루고 있죠.반면 RNA는 단일 가닥 구조와 리보스의 2가 탄소에 하이드록실기(-OH)가 존재하기 때문에 DNA보다 화학적으로 불안정하며, 쉽게 분해될 수 있습니다.이러한 구조적 차이점으로 인해 DNA의 역할은 주로 유전 정보의 저장 및 보존하는 역할입니다. 반면 RNA는 DNA에 저장된 유전 정보가 실제로 단백질로 만들어지는 과정에서 중간 매개체 및 조절자 역할을 가집니다.간단하게 비유하자면 DNA는 유전 정보를안전하게 저장하고 다음 세대로 전달하는 '원본 설계도' 역할을 하는 반면, RNA는 이 설계도를 복사하여 단백질 합성 과정을 중개하고 조절하는'실행 도구' 및 '조절자' 역할을 하는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.29
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닭살은 왜 돋는 것이고 어떤 원리인가요?
결론부터 말씀드리면 피부에 있는 입모근이라는 작은 근육의 수축 때문입니다.우리가 추위를 느끼거나, 무서운 것을 보거나, 또는 크게 감동을 받을 때 뇌에서는 교감신경을 자극합니다. 교감신경의 자극을 받은 입모근은 자신의 의지와 상관없이 수축하게 됩니다. 입모근은 불수의근으로 우리가 의도적으로 움직일 수 있는는 근육이 아니죠. 그리고 입모근이 수축하면 털이 뿌리째 당겨져 곤두서게 되고, 이 과정에서 주변 피부가 위로 끌어당겨지면서 작은 돌기처럼 솟아오르게 되며 닭살이 돋는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.29
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야생 겨자에서 품종개량으로 나온 식물에는 어떤 것들이 있나요?
실제 우리가 흔히 먹는 양배추나 브로골리 등은 모두 야생 겨자, 좀 더 정확히는 '브라시카 올레라케아'라는 단일 야생종에서 품종 개량을 통해 나온 식물들입니다.대표적으로 말씀하신 양배추와 콜리플라워, 브로콜리, 케일, 방울양배추, 콜라비 등이 있으며, 이 외에도 카이란, 콜라드 그린스, 라키나토 케일 등 다양한 품종들이 있습니다.이렇게 유독 야생 겨자에서 품종 개량이 활발한 이유는 높은 유전적 다양성과, 인위적인 선택이 용이하기 때문입니다.즉, 야생 겨자는 원래부터 유전적으로 다양한 변이를 가지고 있었던 것으로 추정됩니다. 식물의 특정 부위에 대한 변이가 많았고, 이것이 인간의 선택적 육종을 통해 다양한 형태로 발현될 수 있는 기반이 된 것입니다.또한 야생 겨자는 재배가 비교적 쉽고, 각 개체 간의 형태적 차이가 뚜렷했습니다. 따라서 인간은 원하는 특정 부위를 가진 개체들을 선택하여 반복적으로 교배하고 재배함으로써, 몇 세대에 걸쳐 특정 형질을 강조하는 방식으로 품종 개량을 진행할 수 있었던 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.29
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