다윈은 왜 인위선택(품종개량) 사례로 자연선택 이론을 설명하려 했나요?
결론부터 말씀드리면 선택을 내리는 주체만 다를 뿐, 생물 집단이 변화하는 근본적 생물학적 메커니즘은 동일하기 때문입니다.두 선택 모두 개체 간의 변이, 형질의 유전, 특정 형질의 선별적 번식이라는 3가지 과정을 거쳐 집단이 변화합니다.다만 인위선택은 인간의 선호가 선택 기준인 반면, 자연선택은 기후와 포식자, 먹이 등 자연환경이 기준이 되는 것입니다.다윈은 야생 바위비둘기 하나에서 육종가들이 단기간에 수십 가지 전혀 다른 비둘기 품종을 만들어낸 사실을 보고, 인간이 수백 년 만에 종의 모습을 이렇게 바꿀 수 있다면, 자연이 수백만 년 동안 선택을 내린다면 완전히 새로운 종도 만들어낼 수 있다는 논리인 것이죠.즉, 인위선택은 눈에 보이지 않을 만큼 길게 일어나는 자연선택을 눈으로 확인할 수 있게 축소한 실증적 모델인 셈이었던 것이죠.
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아래사진의 곤충 이름이 무엇입니까?
무당벌레의 애벌레입니다.성충이 되기 전 단계로, 악어처럼 긴 몸체에 검은색 바탕과 주황색/노란색 무늬, 그리고 몸 표면에 가시 같은 돌기가 가장 큰 특징이죠.무엇보다 해충인 진딧물을 왕창 잡아먹는 대표적인 익충이며, 유충 단계를 거쳐 번데기가 된 후, 우리에게 익숙한 동글동글하고 날개가 있는 성충 무당벌레로 변태합니다.참고로 사람을 쏘거나 해치지 않으므로 안심하셔도 됩니다.
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모기약의 원리는 무엇인지 알려주세요
기본적으로는 매트에 살충 성분을 적셔, 기기의 열로 성분을 공기 중에 휘발시켜 모기를 퇴치하는 방식입니다.살충성분은 기기마다 차이가 있지만, 대부분 제충국 꽃의 천연 성분을 모방한 피레스포이드계(알레트린 등) 물질을 사용합니다. 기기가 130~160도로 열을 내면 성분이 휘발되어 모기의 신경계를 마비시키는 방식이죠.피레스포이드계 성분은 사람이나 강아지, 고양이 등의 온혈동물은 성분을 체내에서 빠르게 분해하고, 배출할 수 있어 규격대로만 사용하면 크게 문제될 것이 없습니다.다만, 좁고 창문이 닫힌 방에서 오랜 시간 켜두면 성분이 농축되어 비염이나 기침, 두통, 눈 시림 등을 유발할 수 있습니다.특히 물고기나 어류에게 매우 치명적이기 때문에 집에 어항이 있다면 어항 근처에서는 절대 사용하면 안 됩니다.
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바다에 사는 돌고래들은 물속에서 호흡을 해야 하는데 어떻게 자면서도 물에 빠져 죽지 않고 숨을 쉴 수 있는 걸까요
라마님께서 하신 말씀이 맞습니다.돌고래와 고래류는 바다에서 살아남기 위해 반구 수면이라는 독특한 수면 방식을 진화시켰죠.인간을 포함한 대부분의 육상 포유류는 무의식적으로 숨을 쉬는 자율 호흡을 하지만, 돌고래는 의식적으로 숨을 쉬어야 하는 수의 호흡 동물입니다. 즉, 완전히 의식을 잃고 잠들면 호흡을 잊어 질식하거나 물에 빠져 죽게 됩니다.그래서 고래는 자면서도 살아남기 위한 수면법을 만들었습니다.그 중 하나가 말씀하신 반구수면입니다.즉, 좌뇌가 잠들 때는 우측 눈을 감고 오른쪽 몸의 메커니즘을 최소화하며, 우뇌가 깨어 있어 수면 위로 올라가 숨을 쉬도록 조절하는 것으로, 약 2시간 간격으로 반대쪽 뇌가 교대로 잠에 들며, 24시간 내내 의식을 유지하는 것입니다.그리고 잠을 잘 때 돌고래는 수면 가까이에 통나무처럼 가만히 떠 있거나, 깨어 있는 쪽 뇌의 지배로 천천히 원을 그리며 수영하기도 합니다.결론적으로 수중 환경에 맞춰 뇌의 구조와 호흡 방식 자체를 바꿔버린 돌고래의 반구 수면은 진화가 만들어낸 대표적인 생존 전략인 셈입니다.
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나무는 어떻게 높은 곳까지 물을 끌어올릴까요?
거대한 나무에는 인공 펌프가 없지만, 증산작용 및 물 분자의 응집력과 부착력, 모세관 현상, 뿌리압 등의 원리로 물을 밀어 올리는 것입니다.먼저 증산작용은 잎의 기공에서 물이 증발하면서 생기는 강력한 음압이 물을 위로 끌어당깁니다.또한 물 분자끼리 서로 강하게 결합하여 물기둥이 중간에 끊어지지 않게 하고, 물 분자가 물관 벽에 붙어 위로 올라가도록 지탱합니다.게다가 아주 가느다란 물관 덕분에 물이 스스로 벽을 타고 상승하는 것이 가능한 것입니다.여기에 뿌리에서 삼투 현상으로 물을 흡수하며 아래에서 위로 밀어 올리는 힘이 더해집니다.결과적으로 증산작용으로 맨 위 물 분자가 빠져나가면 사슬처럼 줄지어 올라가는데, 이 모든 과정은 태양 에너지와 물리적 성질을 이용하므로 자체 펌프가 필요 없는 것입니다.
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연어는 어째서 흰살 생선이 아니라 주황색이나 붉은색과 하얀줄무늬를 갖게 되었는지 연어는 언제부터 존재했고, 전 세계적으로 해조류는 몇 종류가 있고 무엇을 먹고 사는지 궁금합니다.
연어는 생물학적으로 흰살생선에 해당하지만, 크릴새우 등을 먹으며 항산화 색소인 아스타잔틴을 근육에 축적해 주황색이나 붉은빛을 띄는 것입니다.그리고 살 사이의 하얀 줄무늬는 장거리 수영과 산란 이동을 위해 몸에 저장한 지방층입니다.또 연어류의 조상은 약 5,000만 년 전 출현했으며, 현재처럼 강으로 돌아오는 특성은 약 600만~1,000만 년 전에 자리 잡았습니다.치어일 때는 수생 곤충을, 바다에서는 크릴이나 작은 물고기와 오징어 등을 먹으며 보통 3년~7년 정도 산 후 죽습니다.또 강 상류의 자갈밭에서 태어난 치어는 바다로 나가 수천 km를 헤엄치며 성어로 자라는데, 성체가 되면 태어난 강의 냄새를 기억해 역류하며, 이때는 아무것도 먹지 않고 오직 산란을 향해 헤엄칩니다.산란터에서 알을 낳고 수정을 마친 연어는 에너지를 완전히 소진해 그 자리에서 생을 마감하죠.그리고 연어처럼 강에서 태어나 바다에서 자란 뒤 다시 강으로 돌아와 산란 후 죽는 고기를 양도성 산란어류라 하는데, 연어와 친척인 송어나 칠성장어가 연어와 매우 비슷한 일생을 살아갑니다.마지막으로 질문 내용중 해조류가 있었는데 오타이신가 싶긴 하지만, 해조류는 식물계 생물로 약 10,000종 이상이 존재하며, 먹이를 먹지 않고 광합성과 바다의 영양염류를 흡수해 살아갑니다.
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우리 몸의 혈관을 다 이으면 지구 두 바퀴 반이라는데, 피는 어떻게 그 긴 거리를 단숨에 순환할까요?
말씀하신 것처럼 성인 기준 전체 혈관 길이는 약 10만 km로 지구를 두 바퀴 반 도는 거리가 맞지만, 그렇다고 혈액 한 방울이 이 길이를 전부 직렬로 도는 것은 아닙니다.먼저 10만 km의 대부분을 차지하는 모세혈관은 한 줄로 이어진 것이 아니라 고속도로 분기점처럼 수십억 개로 병렬 분기되어 있습니다.그래서 혈액 한 방울은 뇌와 간, 콩팥 등 특정 장기의 모세혈관 망 한 곳만 거친 뒤 곧바로 심장으로 돌아오기 때문에 실제 이동 거리는 수십 센티미터에서 길어도 1~2미터에 불과합니다.또한 심장이 뿜어내는 압력으로 대동맥을 지나는 혈액의 속도는 초속 약 30~50cm에 달하는데, 굵은 동맥 구간은 수 초 만에 돌파할 정도로 빠르게 도는 구간도 있습니다.반면 발끝까지 내려간 혈액은 심장 힘만으로 올라오기 힘들기 때문에 다리 근육이 움직일 때마다 정맥을 쥐어짜주고, 혈관 내부의 판막이 역류를 막아 심장으로 되돌아갑니다.결국 10만 km는 몸속 모든 도로의 총연장일 뿐이며, 혈액은 그중 자신에게 배정된 가장 짧은 코스만 순환하기 때문에 가능한 일입니다.
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모기 물린 곳에 손톱으로 십자가 모양을 꾹 내면 가려움이 줄어드는 건 기분 탓일까요?
결론부터 말씀드리면 기분 탓이 아니라 과학적인 근거가 있긴 하지만, 한편으로는 상당히 위험한 행동일 수 있습니다.우리 몸의 신경계는 한 번에 여러 신호가 들어올 때 더 강하고 자극적인 신호를 우선 처리합니다.그래서 모기의 타액 때문에 일어난 히스타민 반응으로 가렵다는(C-신경섬유) 신호가 뇌로 전달되고 있을 때 손톱으로 피부를 세게 눌러 통증(A-베타/A-델타 신경섬유) 자극을 주면 뇌가 통증 신호를 먼저 인식하면서 일시적으로 가려움을 잊게 되는 것입니다.게다가 십자가 모양으로 여러 번 찌르면 자극받는 면적이 넓어져 통증 효과가 극대화됩니다.하지만 이 방식은 가려움의 근본 원인을 해결하지 못할 뿐만 아니라, 먼저도 말씀드렸지만, 상당히 위험할 수 있습니다.손톱 밑에는 많은 세균이 상주하기 때문에 피부에 강한 압력으로 상처가 나면 세균으로 인한 봉와직염 같은 염증이 생길 수 있습니다.또한 부위를 자극하면 피하 조직이 손상되면서 가려움 물질인 히스타민이 오히려 주변으로 더 넓게 퍼져 나중에 가려움증이 심해지게 됩니다.그러니 가려움을 진정시키려면 손톱 십자가 대신 얼음찜질로 신경을 마비시키거나, 모기 침의 산성 성분을 중화시키기 위해 비누로 씻어낸 뒤 모기약을 바르는 것이 가장 좋습니다.
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암 진단 시 혈액 검사만으로 체내 암세포에서 유출된 미세 DNA 조각을 분석하여 조기 진단하는 액체 생검 기술이, 기존의 침습적인 조직 생검 방식에 비해 환자 부담을 획기적으로 줄여주나요?
액체 생검은 간단한 채혈만으로 혈액 속 미세 암 DNA(ctDNA)를 분석하는 기술로 기존 방식보다 환자 부담을 획기적으로 줄여줍니다.먼저 수술이나 대형 바늘 절개 없이 일반 혈액 검사처럼 진행되어 통증이 거의 없고, 조직 채취 과정에서 발생할 수 있는 출혈이나 감염, 기흉 등의 합병증 위험이 매우 낮습니다.게다가 신체적 부담이 적어 수시로 검사할 수 있어, 치료 경과나 재발 여부를 주기적으로 모니터링하기 좋습니다.또 조직 고정과 분쇄 과정이 없어 검사 결과가 빠르고, 특정 부위 조직만 떼어내는 기존 방식과 달리 전신을 도는 혈액을 통해 암의 전체적인 유전자 변이를 파악할 수 있습니다.다만, 극초기 암은 혈액 내 암 DNA 농도가 낮아 정확도가 떨어질 수 있어, 현재는 조직 생검에 보완적으로 활용되고 있습니다.
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상어는 민물에서도 등장할 수 잇는 것인지 알구시퍼여?
상어 중 일부 종은 강이나 호수 같은 민물에서도 충분히 살아갈 수 있습니다.보통 바다물고기는 민물에 들어가면 삼투압 작용 때문에 체내로 수분이 지나치게 들어가 죽게 됩니다.하지만 황소상어는 콩팥과 아가미를 이용해 몸속 염분과 요소 농도를 자유롭게 조절하는 능력이 있습니다.이 덕분에 황소상어는 바다와 강을 자유롭게 오가며, 아마존강이나 미시시피강 등 바다에서 수천 km 떨어진 강 위쪽까지 올라가기도 합니다. 특히 포식자가 적고 안전한 강 하구는 어린 상어가 자라기에 좋은 환경이 되기 때문입니다.또한 동남아 지역의 강상어처럼 아예 민물 환경에 완전히 적응해 살아가는 희귀 종도 존재합니다.그렇지만, 백상아리나 뱀상어 같은 대부분의 상어는 삼투압을 조절하지 못해 민물에서 오래 버티지 못합니다.
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