답변 내역

활구설은 근육 수축 시 악틴과 미오신 섬유 자체의 길이는 변하지 않고, 두 섬유가 서로 슬라이딩하여 겹쳐지면서 근육 마디 길이가 줄어드는 것입니다.수축의 전제조건은 칼슘 이온의 결합니다.신경 자극이 전달되면 근소포체에서 세포질로 칼슘 이온이 방출됩니다.그리고 방출된 칼슘 이온이 트로포닌에 결합해 구조 변화를 일으키고, 트로포미오신을 당겨 악틴의 결합 부위를 엽니다.미오신 머리가 ATP를 ADP와 무기 인산으로 분해하며 높은 에너지(장전) 상태가 되고, 장전된 미오신 머리가 악틴의 노출된 결합 부위에 강하게 붙어 교차결합을 만듭니다.그럼 마오신 머리가 구부러지면서 악틴 섬유를 근육 마디 중심(M선) 방향으로 강하게 당깁니다.이후 새로운 ATP가 미오신 머리에 결합하면, 미오신 머리는 악틴과의 결합을 끊고 떨어져 나오고, 다시 ATP를 분해하며 다음 사이클을 준비합니다.결국 구조적으로 수축 할 때 Z선 사이 거리, I대, H대는 짧아지지만, A대와 단백질 섬유 고유의 길이는 변하지 않죠.말로 설명드리면 상당히 어려워 보이지만, 아마 대부분의 책에서는 이 과정을 그림으로 설명했을텐데, 그림의 개념이라면 교차하는 막대를 생각해보시면 이해가 빠르실 겁니다.

문어의 재빠른 위장은 3중 광학 레이어와 미세 근육 시스템, 그리고 신경계의 직접 제어 덕분입니다.첫번째 층은 색소포로 노란색과 붉은색, 검은색 주머니 주변의 미세 근육이 수축하거나 팽창하며 색을 넓게 펼치거나 점에서 숨깁니다.두번째 층은 홍색소포로 빛을 반사 또는 굴절시켜 파란색과 녹색, 은색 등 입체적인 구조색을 만들어냅니다.세번째 층은 백색소포로 들어오는 모든 가시광선을 산란시켜 흰색 바탕을 형성, 위층 색상들의 대비를 극대화합니다.그리고 피부 밑 유두 돌기 근육이 입체적으로 수축해 바위나 이끼, 산호 같은 질감을 재현하고, 호르몬으로 색을 바꾸는 카멜레온과 달리, 뇌와 색소포 근육이 1:1 직통 신경으로 연결되어 0.2초 만에 변화시키는 것입니다.또한 피부 전반에 빛을 감지하는 로돕신 단백질이 있어 눈으로 보지 않고도 주변 환경을 인식해 반응할 수 있습니다.

심장은 뇌의 지시 없이도 동방결의 자동능을 통해 스스로 박동합니다.동방결절 세포는 약 -60mV에서 퍼니 전류가 작동하여 양이온을 유입시키고, 막전위를 문턱 전위까지 올립니다.이후 칼슘 통로가 열려 Ca2+이 급격히 들어오면서 활동 전위가 발생해 심장을 수축시킵니다.이 자율 자극 생성을 자율신경계가 미세하게 조절하죠.운동이나 스트레스를 받으면 교감신경은 아드레날린을 분비하고 베타수용체와 결합해 If와 칼슘 유입을 촉진하여 심박수를 올립니다. 반대로 휴식을 하면 부교감신경은 아세틸콜린을 분비하고 M2수용체에 작용해 칼륨을 유출시켜 막전위를 과분극시키고 심박수를 낮춥니다.이처럼 심장은 동방결절의 자율 전위 발생과 자율신경계의 조화로 상황에 맞는 박동을 유지하는 것입니다.

말씀하신 것처럼 네프론은 신장의 기본 단위로 여과, 재흡수, 분비 과정을 통해 오줌을 만듭니다.먼저 사구체의 높은 혈압 차이로 물과 포도당, 아미노산, 요소 등 작은 물질이 보우만주머니로 걸러지게 됩니다. 하지만, 크기가 큰 적혈구나 백혈구, 단백질 등은 통과하지 못하고 혈액에 그대로 남습니다.그리고 여과된 원뇨 속에는 몸에 필요한 영양소와 수분이 포함되어 있어 원뇨가 세뇨관을 지나 모세혈관으로 이동하면서 필수 물질들이 다시 혈액 속으로 흡수됩니다.그리고 포도당과 아미노산 등은 근위세뇨관에서 ATP 에너지를 사용하는 능동수송으로 전량 재흡수되며, 나트륨 등의 삼투 현상과 능동수송에 의해 수분과 무기염류도 99% 이상 재흡수됩니다.이후 사구체에서 미처 걸러지지 않은 혈액 속 노폐물은 모세혈관에서 세뇨관으로 직접 추가 분비됩니다.또한 체내 수분이 부족하면 ADH가 분비되어 집수관의 수분 재흡수를 촉진하기도 합니다. 다만, ADH 작용 시 수분이 몸으로 돌아가면서 오줌의 양이 줄고 진해지게 되죠. 반대로 수분이 충분하면 ADH 분비가 줄어 묽은 오줌을 배출합니다.이 모든 조절 과정을 거친 액체가 집수관과 방광을 거쳐 오줌으로 배출되어 체내 항상성을 유지하는 것입니다.

둘 다 잔인하긴 하지만, 생물학적 메커니즘과 통증의 지속성과 강도를 고려하면 상처에 소금을 뿌리는 것이 더 극악의 통증을 만들어냅니다.레몬의 구연산은 산성 수소 이온이 신경 끝단의 산 감지 수용체(ASIC)를 직접 자극합니다.닿는 즉시 강하게 찌르는 듯한 통증이 발생할 수 있지만 수용체 수준의 자극에 그칩니다. 또한 체액과 혈액에 의해 산성 물질이 비교적 금방 씻겨 나가 통증이 일찍 가라앉습니다.그러나 소금은 고농도의 염화나트륨으로 삼투압 현상과 신경 이온 균형 파괴라는 이중 타격을 줍니다.소금은 몸속 세포 농도인 약 0.9%보다 훨씬 높아 상처의 신경 세포 수분을 급격히 빨아들입니다. 그럼 세포가 급격히 수축하고 쪼그라들면서 상당한 세포 손상과 함께 강한 통증 신호를 보냅니다.게다가 대량의 나트륨 이온이 외부에서 들어가면서 신경의 전기 신호 체계를 마비시키고 통제 불능으로 만들어버립니다.더욱이 소금이 체액에 다 녹아 농도가 맞춰질 때까지 쑤시고 타는 듯한 통증이 상당히 오래 이어지게 되죠.결국 레몬은 일시적인 수용체 자극이지만, 소금은 세포를 직접 파괴하고 변형시키기 때문에 통증의 깊이와 길이가 정말 넘사벽으로 다릅니다.

말씀하신 것처럼 수컷 매미는 배 속에 위치한 진동막과 발음근, 그리고 텅 빈 배 내부공간을 이용해 최대 100~120dB의 소리를 만들어내는 것입니다.매미 소리의 발생 메커니즘은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 음료수 캔의 뚜껑이나 원형 얇은 철판을 누를 때 소리가 나는 원리가 매우 비슷합니다.수컷 매미의 배 양옆에는 굵고 강한 발음근이 진동막에 연결되어 있는데, 이 근육이 강하게 잡아당기면 얇은 진동막이 안쪽으로 구부러지면서 딸깍 하는 충격파 소리가 납니다.그리고 근육이 이완하면 찌그러졌던 진동막이 탄성에 의해 순식간에 원래 위치로 튕겨 나오며, 다시 딸깍 하는 소리가 또 발생합니다.매미는 이 과정을 1초에 약 300~500회 이상 빠르게 반복하는 것입니다.여기에 매미는 작은 몸집 전체를 기타나 가야금의 공명통처럼 활용합니다.수컷 매미는 암컷과 달리 배 안의 장기가 한쪽에 몰려 있어, 배의 70% 이상이 비어 있는 공기 주머니로 채워져 있습니다. 진동막에서 만들어진 작은 파동이 텅 빈 배 안으로 들어오면, 공기가 내부에서 반사하며 진폭이 수십 배 이상 커지게 되는 것입니다.또 매미는 소리를 낼 때 배를 들었다 내렸다 하거나 배 밑부분의 덮개를 조절하여 소리의 크기와 주파수, 여운을 조절하는 것입니다.

가장 큰 이유는 빠른 속도에 올인한 신체 구조와 에너지 가성비 때문입니다.우선 치타는 아시다시피 스피드에 특화된 체형을 가지고 있습니다.이는 치타 특유의 사냥 방식 때문인데, 기습 후 단신으로 전속력 질주하는 방식이라, 무리가 있으면 오히려 동선이 꼬이거나 먹잇감이 일찍 눈치챕니다.게다가 주로 톰슨가젤 같은 소형 영양을 잡기 때문에, 한 마리의 사냥감으로는 무리가 나누어 먹기에는 부족합니다.또 질주는 막대한 에너지를 소모하기에 무리를 위해 하루에 수차례 목숨을 걸고 뛰는 것도 에너지 효율상 불가능하죠.다만 형제 수컷 2~3마리가 영역을 지키고 번식을 위해 예외적으로 무리를 지어 다니기도 하지만 결국 치타는 무리의 힘으로 압도하기보다, 가볍고 날렵한 단독 사냥꾼으로 살아가는 것이 살아남기에 훨씬 유리했던 것입니다.

말씀하신 것처럼 낙타가 혹 속에 지방을 저장해 두고, 이를 분해하여 에너지와 수분을 얻는다는 것은 사실입니다.다만, 혹 속 지방 분해로 만들어지는 대사수만으로 버티는 것은 아니며, 나름 강한 수분 절약 시스템이 함께 작동하기 때문에 가능한 것입니다.실제 지방 1g을 분해할 때 약 1.07g의 수분(대사수)과 에너지가 만들어지는데, 몸 전체가 아닌 혹 한곳에 지방을 집약시켜 몸의 열 배출을 원활하게 한 것입니다.또한 지방을 분해할 때 호흡량이 늘어나며 수분도 빠져나가기 때문에 강한 수분 절약 시스템으로 이런 수분의 유출도 막아야 하죠.대표적으로 낮에는 체온을 최대 41도까지 올라가도 땀 배출을 최소화하고, 신장과 대장이 오줌과 똥에서 수분을 최대한 재흡수해서 배출합니다. 게다가 코 내부 조직이 숨을 쉴 때 나가는 습기를 다시 흡수합니다.또한 다른 동물과 달리 체중의 30% 가까이 수분을 잃어도 혈액 순환이 가능한데, 적혈구가 타원형으로 생겨 수분이 부족해도 혈관이 막히지 않고 잘 흐를 수 있는 것이죠.이후 만일 물을 찾으면 10~15분 만에 100리터 이상을 마시며 빠르게 수분을 회복하는 능력도 있습니다.

결론부터 말씀드리면 AI가 그래도 현대 생물학의 관점에서 답을 해준 것으로 보입니다.실제 생물학적 사실은 강력한 리더가 선두에서 무리를 이끌고 있습니다.처음 알고 계셨던 약한 개체가 맨 앞에 선다는 것은 BBC의 다큐에서 나온 사진 일부를 자의적 설명을 더해 유포하며 만들어진 것입니다.실제로는 깊은 눈길에서 가장 강하고 체력이 좋은 무리의 리더인 알파 암컷이 맨 앞에서 눈을 파헤치며 길을 뚫고 있었고, 무리 맨 뒤에 오던 개체들은 지휘관이 아니라, 단지 체력이 부족하거나 눈길에 빠져 뒤처진 개체들이었습니다.현실적으로도 눈을 헤치는 선두는 에너지 소모가 가장 크기 때문에, 늙거나 약한 개체가 선두에 서면 무리 전체가 이동하지 못합니다.결국 병들거나 약한 개체는 선두가 만들어 놓은 길을 따라가며 체력을 아끼기 위해 중간이나 뒤쪽에 자연스럽게 위치하게 됩니다.감동을 깨부수는 말일 수 있지만, 말 그대로 감성적 픽션일 뿐, 현실은 가장 강한 리더가 선두에서 길을 여는 것이 생물학적 정설입니다.

결론부터 말씀드리면 애니메이션과 달리 실제 현실은 그렇지는 않습니다.개구리 혀의 최대 길이는 머리에서 항문까지 개구리 몸길이의 약 1.5~2배 정도입니다.즉, 몸길이가 약 5cm인 개구리라면, 혀를 최대로 뻗었을 때 약 7.5~10cm까지 나갈 수 있어 만화처럼 몸의 몇 배나 되는 거리를 날아가는 것은 불가능합니다.그리고 사람을 포함한 대부분의 척추동물은 혀의 뿌리가 목구멍 쪽에 붙어 있지만, 개구리는 혀 뿌리가 입 앞쪽 아래턱 끝에 붙어 있습니다. 그래서 혀 끝이 목구멍 쪽을 향해 접혀 있다가, 사냥할 때 혀를 바깥으로 뒤집어 튕겨내는 방식이죠.결론적으로 개구리의 혀는 만화처럼 수 미터씩 날아가지는 않지만, 자신 몸길이의 1.5~2배 거리 안에 있는 먹이를 순식간에 낚아채는 능력을 가지고 있죠.