인슐린이 잘 생성되지 않으면 당뇨가 걸린다고 하던데 서양인이 동양인보다 췌장의 크기가 큰 이유가 뭔가요?
사실 체격을 감안하더라도 동양인의 췌장은 서양인에 비해 12%정도가 작고, 인슐린 분비 능력은 36% 이상 낮습니다.그레서 서양인은 고칼로리 식단으로 혈당이 치솟아도 큰 췌장에서 인슐린을 대량 분비해 버티는 반면 동양인은 췌장이 작아 서구식 식단을 조금만 섭취해도 췌장이 쉽게 과부하에 걸립니다.게다가 동양인은 췌장에 기름이 끼는 비율이 22%나 높아 인슐린 효율이 더 떨어집니다.이 때문에 동양인은 서양인처럼 크게 비만이 아니더라도 당뇨에 걸리는 경우가 흔한 것입니다.우리나라의 전통 한식은 거친 통곡물과 채소 위주여서 작은 췌장으로도 충분히 소화할 수 있었습니다. 하지만 현대에는 흰 쌀밥에 밀가루, 배달 음식 섭취가 늘며 췌장에 무리가 가기 시작했습니다.특히 액상과당에 디저트 등 혈당을 급격히 올리는 정제당 소비가 늘어난 것이 가장 치명적입니다.결국 취약한 유전자를 가진 상태에서 식단만 큰 췌장에 맞춰진 서구화가 되다보니 당죠 발병율이 급증하게 된 것이죠.
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인간의 이빨은 왜 더 이상 재생하지 못하게 되었을까요
결론부터 말씀드리면 정확하게 음식을 씹기 위함과 효율성 때문입니다.포유류인 인간은 먹이를 씹지 않고 삼키는 동물과 달리 위아래 치아가 톱니바퀴처럼 완벽하게 맞물려 음식을 잘게 부수어야 소화를 시킬 수 있습니다.그런데 만약 치아가 머리카락처럼 끊임없이 자라거나 새로 난다면, 치아의 맞물림이 계속 어긋나 음식을 재대로 씹을 수 없습니다.또한, 인간의 치아는 끊임없는 성장을 포기한 대신 뼈보다 단단한 법랑질을 입혀 극단적 내구성을 갖추고 있습니다. 게다가 치아처럼 신경과 혈관, 고밀도 미네랄까지 얽힌 복잡한 조직을 계속 재생하려면 엄청난 에너지가 소모됩니다.그래서 인간은 치아를 무한 재생하지 않고 한 번 만들 때 튼튼하고 정밀하게 만들어 평생을 쓰는 전략을 취한 것입니다.그리고 말씀하신 어릴 때 나는 유치는 자라는 아이의 작은 턱뼈에 맞춘 것이고, 영구치는 성장이 끝난 어른의 턱뼈에 맞춰 고정되는 세트인 셈입니다.
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세포 분열 과정에서 오류가 생기면 왜 대부분 암이 아니라 자연스럽게 수정되나요?
결론부터 말씀드리면 이미 말씀하신대로 세포에는 3단계 자가 수정 메커니즘을 가지고 있기 때문입니다.먼저 DNA 복사 효소가 실시간으로 오류를 감지해 올바른 염기로 갈아 끼웁니다.그리고 복사 후 남아있는 미세한 오류를 전담 단백질들이 찾아내 통째로 뜯어고칩니다.마지막으로 도저히 고칠 수 없는 심각한 오류가 생기면 세포 스스로 사멸시 증식을 막습니다.그리고 암으로 발전하는 경우는 세포 분열을 조절하는 핵심 유전자에 고장이 났을 때입니다.예를 들어 자동차에 비유하면 분열을 촉진하는 엑셀과 분열을 멈추고 수리하는 브레이크가 있을 때, 복사 오류나 발암 물질로 인해 엑셀이 밟힌 채 고정되고, 브레이크까지 동시에 고장 나면 급발진하는 자동차처럼 세포도 폭주하는 것입니다.즉, 자가 수정 시스템과 세포 자살 기능이 모두 무력화되어 통제를 벗어나버리면 암세포가 되는 것이죠.
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곰팡이는 식물과 동물 사이 어디에 속하는 생물인가요?
결론부터 말씀드리면 학교에서 배우신대로 버섯이나 효모 등을 포함하는 곰팡이는 식물도 동물도 아닌, 균계(Fungi)라는 완전히 독립된 영역에 자리하고 있습니다.식물과 달리 엽록소가 없어 광합성을 하지 못하며, 외부 유기물을 소화하고 흡수해 살아가고, 세포벽은 식물의 섬유질이 아닌, 곤충 껍질과 같은 키틴 성분으로 이루어져 있습니다. 또한 영양분을 식물처럼 녹말이 아닌, 동물과 같은 글리코겐 형태로 저장한다는 점에서는 동물과 유사하죠.그리고 생태계에서는 죽은 나무나 낙엽, 사체 등을 썩혀서 흙으로 돌려보내는 최종 분해자 역할을 합니다.나무의 단단한 성분을 분해할 수 있는 거의 흔하지 않은 존재이고, 지구의 쓰레기를 청소해 물질을 순환시키는 역할을 하죠. 뿐만 아니라 식물의 뿌리와 공생하며 수분과 영양분을 공급해 숲의 생태계를 유지하는데 필수적인 존재이기도 합니다.
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생명체가 없는 원시 지구에서 어떻게 최초의 생명체가 탄생했는지 과학적 설명이 있나요?
생명체가 없던 원시 지구에서 최초의 생명체가 탄생한 과정은 말씀하신대로 화학 진화론과 RNA 세계 가설로 설명하고 있습니다.초기 원시 대기는 메탄과 암모니아, 수증기 등 산소가 없는 환원성 기체로 가득 차 있었습니다. 이 기체들이 번개나 자외선 같은 강력한 에너지를 받아 아미노산 같은 간단한 유기물로 합성되었습니다. 이 과정은 밀러의 실험을 통해 입증되었습니다.원시 바다에서 이 유기물들이 서로 결합하여 단백질과 핵산 같은 복잡한 고분자 유기물이 되었으며, 이후 유기물들이 뭉쳐 주위 환경과 경계를 이루는 세포의 조상 형태인 막 구조물을 형성했습니다.그리고 생명체가 되기 위해 가장 중요한 자기 복제와 효소 역할은 최초에 RNA가 단독으로 모두 수행했습니다. 이 부분이 바로 RNA 세계 가설 이죠.RNA는 정보 저장과 화학 반응 촉진 능력을 모두 가진 만능 분자(리보자임)로서 스스로를 복제하며 진화했고, 시간이 흐르며 정보 저장은 더 안정적인 DNA로, 효소 역할은 더 효율적인 단백질로 분담되었습니다.결론적으로 무기물에서 유기물이 만들어지고, 자기 복제가 가능한 RNA와 막 구조가 결합하면서 최초의 원시 세포가 탄생한 것입니다.
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인간과 침팬지의 공통 조상이 있나요?
결론부터 말씀드리면 공통 조상이 있습니다.다만, 선생님께선 딱 하나로 단정하기 어려우셨을 수 있습니다.인간과 침팬지는 부모와 자식 관계가 아니라, 약 700만 년 전 아프리카에서 갈라져 나온 사촌 관계로 당시 살았던 공통 조상으로부터 한 갈래는 침팬지로, 다른 한 갈래는 인간으로 각각 다르게 진화했습니다.이 공통 조상은 나무를 잘 타면서도 땅에서 두 발로 걷기 시작한 침팬지와 닮은 유인원이었을 것으로 추정하고 있는데, 두 종의 유전자가 98% 이상 일치한다는 것이 한 조상에서 나왔음을 암시하는 것이죠.다만 인터넷 검색으로도 이름이 잘 안 나오는 이유는 완벽한 화석을 아직 찾지 못했기 때문입니다.또한 그렇기 때문에 선생님도 대답을 하기 어려우셨을 겁니다.대신 그 분기점 근처에 살았던 '사헬란트로푸스 차덴시스' 같은 고인류 화석들이 유력한 후보로 연구하고 있죠.
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캐번디시 바나나는 병충해에 약하다는 이야기도 있는데, 특정 품종에만 의존하면 유전적 다양성이 줄어들어 대규모 전염병에 취약해지는 이유는 무엇인가요?
먼저 씨가 없는 바나나는 유성생식을 하지 못해 곁순을 잘라 심는 영양생식 방식으로만 번식합니다.이 때문에 전 세계 캐번디시 바나나는 유전자가 100% 동일한 일란성 쌍둥이와 같은 상황입니다. 그래서 유전적 다양성이 없다 보니, 특정 질병이 발생하면 농장 전체가 아무런 저항도 못 하고 몰살당합니다.과거 '그로 미셸' 품종도 유전적 다양성이 없어 곰팡이 질병에 속수무책이었는데, 1950년대 파나마병(TR1)이라는 흙 속 곰팡이가 그로 미셸 농장을 초토화하며 시장에서 사라지게 된 것입니다.그리고 이후 파나마병에 저항력이 있는 캐번디시를 대체 품종으로 선택해 대규모 단일 재배를 시작했습니다.하지만 최근 캐번디시마저 치료약이 없는 변종 곰팡이인 신형 파나마병(TR4)에 감염되기 시작했는데, 현재 TR4는 아시아를 넘어 중남미 바나나 농장까지 확산되며 캐번디시 역시 이전 그로 미셀의 전철을 밟게 되는 것이 아닌가 하는 걱정이 있는 것입니다.그래서 과학자들은 제2의 바나나 멸종을 막기 위해 유전자 가위 기술과 야생종 교배로 다양성 확보에 몰두하는 것입니다.
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냉동 인간설 (과학) Cryonics
결론부터 말씀드리면 냉동 인간(크라이오닉스) 기술은 현재 해동과 복구가 불가능합니다.그리고 미래에도 그 가능성에 대해서는 의견이 갈립니다.무엇보다 가장 큰 문제는 얼음 결정이 세포막을 찢는 세포 파괴 현상과 뇌의 복잡한 신경망 손상입니다. 또한, 애초에 냉동된 원인인 불치병이나 노환을 치료할 기술이 먼저 개발되어야 하죠.미래에는 가능할 것이라는 낙관론자들은 분자 단위에서 손상된 세포를 수리하는 의료용 나노 로봇 기술의 발전을 기대하고 있고 AI를 활용한 뇌 조직 복원과 3D 바이오 프린팅을 통한 장기 재생 기술도 해결책으로 보고 있습니다.결론적으로 기술적 가능성이 없지는 않지만, 현재로서는 그 실마리 조차 언급하기 어려운 부분입니다.
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나이가 들수록 근육이 쉽게 줄어드는 이유가 무엇이고 막을 수 있는 방법이 있나요?
40대 이후 근육량이 급격히 줄어드는 근감소증은 세포와 호르몬의 변화 때문에 일어나는 자연스러운 노화 과정입니다.나이가 들면 근육 합성을 자극하는 테스토스테론과 성장호르몬이 크게 감소하고, 세포가 단백질과 운동 자극에 둔감해지는 동화 저항성이 생깁니다. 또한 새로운 근육 세포를 만드는 위성세포의 기능이 떨어지고, 신경 통로가 퇴화하면서 큰 힘을 내는 속근 섬유가 먼저 위축됩니다.하지만 노화로 인한 근감소는 운동과 식이요법을 통해 충분히 늦출 수도 있고, 극복할 수 있습니다.세포를 자극하기 위해 걷기뿐만 아니라 스쿼트 같은 저항성 근력 운동을 적어도 주 2~3회 정도는 해주며 식단에서는 젊을 때보다 단백질 흡수율이 떨어지므로, 체중 1kg당 1.2~1.5g으로 섭취량을 늘리는 것이 좋습니다. 다만, 단백질은 한 번에 몰아 먹지 말고 매 끼니 25~30g 정도 나누어 먹어야 근육 합성 스위치가 지속해서 켜집니다.특히 근육 합성을 직접 유도하는 아미노산인 류신이 풍부한 고기나 달걀, 생선, 콩류를 챙겨 먹는 것이 효과적입니다.
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닭이 먼저인가요 계란이 먼저 인가요?
결론부터 말씀드리면 달걀이 먼저입니다.과거에 지금의 닭과 아주 유사한 닭의 조상이 되는 새들이 살고 있었습니다. 그리고 어느 날 이 새가 알을 낳았는데, 이 알이 만들어지는 과정에서 미세한 유전자 변이가 일어났습니다.그 결과 유전자가 변하면서 알 속의 생명체는 부모와 다른 특징을 갖게 되었고 이 알이 바로 지구 역사상 최초로 등장한 진짜 닭의 알, 즉 달걀이고 이 달걀을 깨고 나온 새끼가 바로 최초의 진짜 닭이 되었습니다.즉, 부모는 닭이 아니었지만 유전자 변이 덕분에 달걀이 먼저 탄생한 것입니다.결론적으로 최초의 달걀이 최초의 닭보다 딱 한 세대 먼저 세상에 나왔다 할 수 있는 것입니다.
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