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영양이나 다른 조건 동일하다는 가정하에서 해발고도 2,000m 이상의 환경에서만 자란 사람과 해발고도 제로인 환경에서의 사람의 신체 성장 속도는 어떻게 될까요?
말씀하신 해발고도의 차이라면 분명 성장 속도에 차이가 있을 수 있습니다.보통 고도가 높은 환경에서 자라는 아동은 저지대에서 성장한 아동에 비해 출생 시 체중이 적고, 출생 후 성장 속도 또한 다소 느린 경향이 있습니다. 이러한 성장 차이는 영양 상태나 다른 환경 요인이 유사함에도 불구하고 나타나는 것으로 알려져 있는데, 이는 고지대의 저산소 환경에 대한 생리적 적응과 관련이 깊다고 합니다.즉, 고지대의 낮은 산소 농도는 태아기부터 성장에 영향을 미칠 수 있으며, 전반적인 선형 성장을 억제하는 요인으로 작용할 수 있습니다. 떠힌 사춘기 성장 급등의 시기나 속도에도 차이가 있을 수 있다는 연구도 있지만, 전반적으로는 고지대에서 성장한 사람들이 저지대에서 성장한 사람들에 비해 최종 성인 신장이 약간 작을 가능성이 높습니다.그렇기 때문에 영양 및 다른 조건이 동일하다면, 해발고도 2,000m 이상의 환경에서 자란 사람이 해발고도 0m인 환경에서 자란 사람보다 신체 성장 속도가 느릴 것으로 예상됩니다.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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신체는 유전이라 후천적으로 외모를 바꿀수 있는 방법은 한계가 있나요?
말씀하신대로 신체는 태어나면서 부터 유전자에 의해 많은 부분이 설계되어진 것이 사실입니다.대표적으로 눈 색깔, 머리카락 색깔과 질감, 기본적인 골격 구조, 키의 잠재력 등 다양한 신체적 특징이 유전적으로 결정되며, 유전자는 신체의 설계도 역할을 한다고 볼 수 있습니다.그리고 유전자는 큰 설계도이긴 하지만, 그 유전자가 어떻게 발현되고 실제 신체 형성에 영향을 미치는지는 환경적인 요인과 상호작용으로 결정됩니다. 물론 말씀하신 성형이나 시술, 피부과, 운동, 헤어스타일, 화장 역시 환경적 요인이라 할 수 있지만, 현재 시점에서 외모를 변화시키는 방법은 유전적으로 타고난 기본적인 틀 안에서, 환경적 요인에 영향을 주거나 외부적인 수단을 활용하여 개선하고 변화를 주는 수준이라고 할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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햇빛을 쬐면 비타민 D를 합성하는다고 하는데, 피부로 흡수되는 원리가 궁금합니다.
햇빛에는 다양한 파장의 자외선이 포함되어 있는데, 그 중 자외선 B(UV-B)가 비타민 D 합성의 핵심적인 역할을 합니다.사람의 피부 표피와 진피층에는 '7-디하이드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)'이라는 콜레스테롤 전구체가 존재합니다. 햇빛의 UV-B가 피부에 닿으면, 이 7-디하이드로콜레스테롤이 UV-B 에너지를 흡수하면서 분자 구조가 변화하게 됩니다. 이 광화학 반응을 통해 7-디하이드로콜레스테롤은 비타민 D3인 콜레칼시페롤로 전환됩니다.이렇게 피부에서 합성된 비타민 D3는 비활성상태이기 때문에 혈액을 통해 간으로 이동하여 한 번의 대사 과정을 거칩니다. 이후 신장으로 이동하여 또 한 번의 대사 과정을 거쳐 최종적으로 우리 몸에서 필요한 활성형 비타민 D인 칼시트리올이 되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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네안데르탈인은 과거 호모사피엔스와 비교시 인구수가 얼마나 되었을까요
정확한 인구 수를 파악하기는 어렵습니다.하지만, 지금까지 연구에 따르면 네안데르탈인의 전체 개체 수는 그리 많지 않았으며, 호모 사피엔스에 비해 인구 밀도가 낮았던 것으로 알려져 있습니다.네안데르탈인은 주로 유럽과 서아시아 지역에 걸쳐 폭넓게 정착하며 살았습니다. 현재의 독일 네안데르 계곡에서 첫 화석이 발견되어 네안데르탈인이라 이름이 붙었으며, 벨기에, 지브롤터, 이스라엘, 요르단 등 유럽 전역과 중동 일부 지역에서 흔적이 발견되고 있습니다. 동쪽으로는 중앙아시아 일부 지역까지도 분포했던 것으로 보이나, 동아시아나 아프리카 사하라 이남 지역에서는 네안데르탈인의 화석이 발견되지 않았습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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생물학에서 종내변이는 어디까지인정하나요
먼저 생물학에서 종은 서로 교배하여 번식 능력이 있는 자손을 낳을 수 있는 개체들의 집단을 의미합니다.하지만 같은 종 내에서도 개체들마다 또는 집단마다 특성의 차이가 나타나는데, 이것이 종내 변이입니다.물학에서 종내 변이를 형식적으로 인정하는 가장 중요한 단계는 아종 분류입니다.아종이란 같은 종 내에서 지리적으로 격리되어 있거나 일정한 서식지 내에서 뚜렷하게 구별되는 형태적, 유전적 특성을 보이는 집단에 부여하는 분류학적 단계입니다. 아종으로 분류될 정도의 변이는 단순히 개체 간의 차이를 넘어, 집단 수준에서 일관되게 나타나는 차이이며, 만약 이들 집단이 다시 만나면 여전히 교배하여 번식 가능한 자손을 낳을 수 있다는 것을 전제로 합니다. 예를 들어, 호랑이의 시베리아 호랑이, 벵골 호랑이 등이 아종으로 분류되는 것이죠.하지만, 현대 생물학에서는 사람을 아종으로 구분하지 않습니다. 과거에는 인종 개념을 생물학적 아종처럼 사용하려는 시도가 있었지만, 현대 유전학 연구 결과에 따르면 인간 집단 간의 유전적 차이는 매우 작으며, 특정 인종 내의 유전적 다양성이 다른 인종 간의 평균적인 차이보다 훨씬 크다는 사실이 밝혀졌습니다. 즉, 사람의 유전적 변이는 연속적으로 나타나며, 뚜렷하게 구분되는 생물학적 아종으로 나눌 기준이 아니라는 것이죠.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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네안데르탈인은 왜 코가 더 크고 작았나요
네안데르탈인이 살았던 환경, 특히 추운 기후에 대한 적응 때문인 것으로 보고 있습니다.네안데르탈인의 크고 넓은 코는 차갑고 건조한 공기를 들이마실 때 이를 데우고 가습하는 역할을 했을 것으로 추정하고 있습니다. 폐로 들어가는 공기를 따뜻하고 촉촉하게 만들어 호흡기를 보호하고 체온을 유지하도록 했을 것이라는 것인데, 이는 추운 기후에서 생존하는 데 중요한 이점이 되었을 것입니다.또한 말씀대로 네안데르탈인은 호모 사피엔스보다 평균 신장이 작고 몸이 더 단단하고 근육질이었습니다. 이는 추운 환경에서 열 손실을 최소화하기 위한 신체 구조입니다. 보통 부피에 대한 표면적의 비율이 작을수록 열을 더 잘 보존할 수 있는데 네안데르탈인의 작고 다부진 체형은 열을 잘 보존하는 체형인 것이죠. 즉, 추운 기후에서 체온을 효과적으로 유지기 위한 체형이었던 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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선구동물과 후구동물의 차이와 어떤 특징을 갖고 있나요
선구동물과 후구동물은 배아 발생 초기 단계의 차이에 따라 나튀게 되는데, 가장 핵심적인 차이는 배아기에 형성되는 최초의 구멍인 원구가 장차 입이 되느냐 항문이 되느냐에 있습니다.선구동물은 그 이름에서도 알 수 있듯 '입이 먼저 생긴다'는 의미를 가집니다. 즉, 배아 발생 시 형성되는 원구가 입이 되고, 항문은 그 이후에 다른 부위에 형성됩니다.대부분 중배엽이 갈라져서 체강을 형성하는 분열체강형 방식이고, 초기 세포 분열인 난할이 나선형이며, 각 할구의 장래 운명이 일찍 결정되는 확정 난할을 보이는 경우가 많습니다.그리고 신경계는 보통 복부 쪽에 신경삭이 위치합니다.이런 선구동물은 지구상 동물의 대부분을 차지하고 있죠.후구동물 역시 그 이름에서 알 수 있지만 '입이 두 번째 생긴다'는 의미(후구 동물은 Deuterostome인데 인데, 여기서 deutero-가 두번째라는 뜻입니다.)이지만, 실제로는 '항문이 먼저 생긴다'는 의미로 받아들여집니다.가장 큰 특징은 배아 발생 시 형성되는 원구가 항문이 되며 입은 그 이후에 다른 부위에 형성됩니다.장의 일부가 주머니 형태로 떨어져 나와 체강을 형성하는 장체강형 방식이고 초기 세포 분열인 난할이 방사형이며, 각 할구의 장래 운명이 비교적 늦게 결정되는 미확정 난할을 보이는 경우가 많습니다. 이 때문에 초기 할구를 분리해도 완전한 개체로 발생할 가능성이 있습니다.신경계는 보통 등 쪽에 신경삭이 위치하며, 척추동물의 경우 척수가 발달합니다.대표적으로 어류나 양서류, 파충류, 조류, 포유류 등의 척삭동물, 불가사리, 성게 등의 극피동물, 반삭동물 등이 후구동물에 속합니다.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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옥시토신이란 호르몬은 우리 몸에서 어디에서 언제 생겨나는 물질인지 궁금하며, 옥시토신이 넘치거나 부족할 경우 사람들이 느끼는 현상은 무엇이 있나요?
옥시토신은 일명 '사랑 호르몬' 또는 '유대감 호르몬'이라는 별칭을 가지고 있습니다.하지만, 옥시토신은 단순한 감정 외에도 다양한 생리적 과정에 필수적인 역할을 하는 물질입니다.옥시토신은 시상하부에서 생성되어 뇌하수체 후엽에 저장되었다가 필요에 따라 혈류로 분비되는 펩타이드 호르몬이자 신경전달물질로 아미노산 9개로 이루어진 비교적 작은 분자입니다. 옥시토신은 우리 몸 전반에 분포하는 옥시토신 수용체에 결합하여 작용을 나타내는데, 특히 뇌의 편도체, 시상하부, 해마 등 사회적 행동, 감정 조절, 스트레스 반응과 관련된 영역에 옥시토신 수용체가 많이 분포하고 있습니다.하지만, 옥시토신은 단독으로 작용하기보다 복잡한 신경 및 내분비 네트워크 속에서 다른 물질들과 유기적으로 연결되어 있습니다.대표적으로 옥시토신은 스트레스 반응을 조절하는 데 중요한 역할을 하는데, 특히 스트레스 호르몬인 코르티솔의 분비를 억제하여 심리적 안정감을 느끼게 하고 스트레스 상황에서의 회복을 돕는다고 알려져 있습니다.또한 유명한 호르몬인 도파민 시스템에도 영향을 미치는데, 사회적 상호작용이나 긍정적인 경험에서 옥시토신 분비가 증가하면 도파민 분비가 촉진되어 즐거움과 만족감을 느끼게 하여 사회적 유대감을 강화할 수 있게 합니다.그 외에도 바소프레신이나 성호르몬과도 유기적으로 연관되어 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다.그리고 옥시토신이 비정상적으로 과다하게 분비되는 경우는 매우 드물고 아직까지 연구상으로도 크게 알려진 바는 없습니다. 다만 일부 연구에서는 옥시토신이 과도할 경우 특정 사회적 상황에서 과도한 신뢰나 순진함, 또는 특정 집단에 대한 편향성이 증가할 수 있다는 가능성을 주장하지만, 과학적으로는 아직 인정받지는 못하고 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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생분해성 플라스틱 분해 관련해서 고등학생이 할만한 좋은 탐구가 있을까요?
고등학생의 주제로 맞을 지는 모르겠습니다만, '환경 조건에 따른 생분해성 플라스틱의 분해 속도 비교'를 주제로 해보시는 것은 어떨까요?즉, 같은 종류의 생분해성 플라스틱 샘플을 준비해서 흙이나 물 속, 햇빛 노출 여부 등을 달리하여 환경에 따른 분해 속도를 비교하는 매우 간단한 실험입니다.단점은 시간이 많이 걸리지만, 실험 설계도 간단해서 고등학생이라도 충분히 진행할 수 있는 수준입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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거미는 어떻게 거미줄을 만드는 건가요?
거미는 복부 끝 실샘과 방적돌기에서 액체 상태의 단백질을 실형태로 만들어 내는 것입니다.거미의 복부에는 여러 종류의 실샘이 있는데, 각 실샘에서는 특정 종류의 거미줄을 만드는 액체 상태의 단백질 용액을 생산합니다. 거미줄은 주로 피브로인이라는 단백질로 구성되며, 이 단백질 분자들이 액체 상태로 실샘에 저장됩니다.그리고 실샘에서 만들어진 액체 단백질은 방적돌기를 통해 외부로 방출됩니다. 거미는 일반적으로 2~3쌍, 많게는 8개까지의 방적돌기를 가지고 있으며, 각 방적돌기에는 수백 개의 미세한 실관이 연결되어 있습니다.최초 액체 상태의 단백질 용액이 방적돌기의 실관을 통과하여 외부 공기에 노출되는 순간, 물리적, 화학적 변화를 겪으며 빠르게 고체 상태의 실로 굳어지게 됩니다. 이 과정에서 단백질 분자들은 서로 결합하여 강하고 질긴 섬유 구조를 형성하게 되는데, 환경 변화 및 실을 뽑아내는 물리적인 힘이 단백질의 구조 변화와 고체화를 촉진하는 것으로 알려져 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.18
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