안녕하세요 김도건 전문가입니다.
생물·생명
Q. 상어의 이는 무한대로 난다고 하던데 유전자이식으로 사람에게도 적용이 될까요?
현재 그와 관련된 연구들이 활발히 진행되고 있습니다.프레이저박사는 발달생물학(Developmental Biology) 최신호에 게재된 논문에서 “상어들은 평생동안 자신들의 이빨이 썩기 전에 새 이빨이 다시 자란다. 좋은 소식은 이 이빨을 다시 자라게 하는 유전자가 인간을 포함한 모든 척추동물들에게도 있다는 것이다. 이는 상어와 같은 유전자를 가지고 있는 인간도 이빨(영구치)이 빠지면 다시 나오게 할 길이 열렸다는 것이다. 인간은 젖니와 영구치 단 두 번만 이빨을 만들어 낸다....따라서 우리의 노력은 정말로 가치 있다. 상어는 결코 이빨이 썩는 일이 없다. 이들의 이빨은 빠지면 이전보다 훨씬 더 빨리 자란다. 중요한 것은 이 세포들을 활용해 인간의 이빨을 다시 나게 하려는 노력이 과히 터무니 없는 것만은 아니라는 점이다. 인간은 청소년기에 이 치아판 세포를 잃게 된다. 이들은 사라져 버린다. 하지만 우리가 이들을 다시 살려내 미래의 이빨 치료에 활용하게 될 가능성이 남아 있다. 빠진 이빨이 다시 자라나게 하는 유전자망이 재가동시키는 법을 알기 위해서는 많은 혁신이 필요하다. 이 작업에는 여러 해가 걸릴 것이다”고 말했습니다.아직 실용화 되기엔 시간이 더 걸리겠지만 미래에는 임플란트 대신 새로운 이가 다시나는 치료도 나올 수 있다고 생각합니다.
화학
Q. 꿀의 탄소동위원소비에 대해 문의드립니다
포도당, 과당등의 벌꿀의 주성분은 탄수화물(탄소와 수소의 화합물질)입니다. 그래서 꿀의 주성분은 어떻게보면 탄소와 수소가 주 구성원이지요.그리고 "동위원소"란 원자번호가 같은 원자지만 중성자 수 차이에의해 질량이 구분되는 서로 다른 원자들을 칭하는 말입니다. 쉽게 말하면 탄소마다 번호가 있는데 벌들이 채집하는 꽃꿀의 탄소화물값은 -22 ~ -33 이며 설탕의 주재료인 사탕수수나 물엿들의 탄소화물값은 -10 ~ -20 입니다.그래서 탄소동위원소검사를 하면 꿀에 사탕수수나 물엿등의 탄소화물값이 들어갔는지 알수있고 그걸로 진짜꿀이냐 가짜꿀이냐를 판가름 하는것 입니다. 하지만 탄소동위원소비는 설탕이 들어갔는지 아닌지만 판가름 될뿐 좋은꿀이냐의 기준은 알수가 없습니다.
화학
Q. 저는 왜 눈썹은 왜 빨리자랄까요??
사람의 털들은 하는 역할이 다르며, 그 역할에 적합한 길이와 형태로 구성되어 있습니다. 머리카락은 다른 털에 비해 뜨거운 태양, 차가운 바람으로부터 머리를 보호하는 역할하기 때문에 빠른 속도로 많이 자라게 됩니다.질문자님께서 눈썹이 빨리 자란다고 느끼는 것은 유전적인 요인을 먼저 들 수 있을 것이고 외부적인 요인으로는 땀, 물이나 먼지 등이 눈으로 들어가는 것을 방지하기 위해 빨리 자랄 수 도 있습니다. 현재 살고 계신 환경에 민감하게 반응하여 빨리 자랄 수도 있습니다.
화학공학
Q. 플라스틱은 언제 누가 발명을 했나요?
최초의 플라스틱은 1855년 Alexander Parkes에 의해 발명되었습니다. Alexander Parkes라는 버밍엄의 영국인은 상아를 대체할 합성 물질을 개발한게 최초의 플라스틱 입니다. 플라스틱은 제1차 세계 대전 후 화학 기술의 발전으로 새로운 형태의 플라스틱이 폭발적으로 증가하며 기술이 발전했습니다. 새로운 플라스틱 물결의 초기 사례로는 독일의 IG Farben이 개발한 폴리스티렌(PS)과 폴리염화비닐(PVC)이 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 쥬라기시대에 한반도에도 공룡이 존재했나요?
우리나라에서도 공룡이 살고 있었습니다. 우리나라에서 발견된 최초의 공룡 화석은 1972년 경남 하동군 수문동 해안에서 발견된 공룡 알껍데기 화석입니다. 그 이후에 전남 및 경남 지역을 중심으로 공룡의 뼈, 알, 발자국 화석이 잇달아 발견되었으며, 전남 해남군 우항리 지역에서는 세계에서 드물게 익룡, 공룡, 새 발자국이 동일한 지층에서 발견되기도 하였습니다. 경남 남해군 해안에서는 세계에서 가장 작은, 길이 1.27㎝의 소형 육식 공룡 발자국이 발견되기도 했습니다. 공룡 화석이 발견된 곳을 살펴보면 공룡이 살기에 좋은 장소를 추측해 볼 수 있는데, 커다란 호수가 있고, 호수 주변에는 먹이가 될 수 있는 동식물이 매우 다양하게 살고 있어서 공룡이 생활하기 좋은 환경이었을 것입니다. 전 세계적으로 공룡이 쇠퇴하던 백악기 후기에도 한반도에서는 공룡이 번성하고 있었을 것입니다.
기계공학
Q. 발톱이 늦게 자라는 이유가 궁금해요
보통 손톱은 발톱보다 2배 이상 빨리 자랍니다. 정확하게 밝혀진 내용은 아니지만 전문가들에 의하면 손톱이 자라나는 속도에 영향을 주는 요인들은 다양합니다.먼저 내부적인 요인으로는 세포분열의 속도입니다. 손톱이 발톱보다 심장에 가까워 혈액을 통한 산소 공급이 활발하여 세포분열이 더욱 왕성하게 이루어진다는 것입니다.또한 세포분열이 왕성한 시기인 어린 나이일수록 손톱의 자라는 속도 또한 빨라지게 됩니다.그리고 손발톱은 자극을 많이 받을수록 혈류량이 늘어 더욱 빨리 자라게 되는데요. 발톱보다 손톱이 더욱 자주 쓰고 컴퓨터 타자를 치거나 스마트폰을 사용하는 등 외부 자극을 많이 받기 때문에 빨리 자라게 되는 것입니다. 특히 손을 많이 쓰는 직업을 가진 사람들, 즉 피아니스트들은다른 사람보다 더 손톱이 빨리 자라게 되는 것입니다.
화학
Q. 내성 발톱과 손톱은 유전인가요?
내성발톱이 생기는 원인의 첫번째로는 발톱이 발톱 바깥쪽의 살을 지속적으로 누르게 될때 내성발톱이 생길수 있습니다.두번째로는 발톱 바깥쪽을 너무 깊게 깎을때 발톱의 파편이 살 속을 파고들게 될때 생기게 됩니다.세번째로는 발톱 무좀으로 발톱의 모양이 변형되거나 또는 비만, 노화등으로 인해 발톱의 굴곡이 심하다면 생길수가 있습니다.마지막으로 유전적 요인도 있다고 합니다. 유전적 요인으로 인해 발톱의 모양자체가 안으로 파고든 형태라면 살속으로 깊게 파고들지 않도록 너무 짧게 깎는 것을 피해야 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 4차원 이상의 차원이 존재할까요?
현재 인간은 3차원의 공간세계에 살고 있으므로 3차원을 지배(즉, 비행기로 하늘을, 우주선으로 우주를 비행할 수 있으므로)한다고 표현하기도 합니다.어떤 학문의 관점에서 접근하느냐에 따라서 많은 논쟁이 있을 수 있습니다만, 4차원 이상의 고차원에 대해서 가장 쉽게 접근하거나 논리적으로 표현할 수 있는 방법은 수학적인 접근입니다. 수학적으로는 n차원을 모두 표현할 수 있습니다. 즉, 무한대 차원도 수학적으로는 표현할 수 있습니다. 다만, 수학적인 계산일 뿐 수 억 차원을 수학적으로 표현한다고 한들 물리학적인 의미부여가 되어 있지 않다면 자연현상을 분석하고 규명함에 있어서는 큰 의미는 없을 것입니다.따라서 물리학에서는 표현된 수학적인 결과값에 대해서 분석하고, 의미를 부여할 수 있는 지 (또는 수학적인 결과 값이 자연현상과 어떠한 상관관계가 있는지 또는 의미를 갖는지) 에 대해서 연구합니다.아인슈타인은 3차원(공간을 지배하거나 인식할 수 있는 차원)에 시간을 합하여 4차원을 정의했습니다. 4차원은 시간을 초월할 수 있다는 의미입니다. 3차원 세계에 존재하는 인간의 판단으로는 4차원 세계을 불로장생하는 세계로 표현하기도 합니다.따라서 4차원 또는 그 이상의 차원의 세계는 시간의 제약을 받지 않고 존재할 수 있으니... 신의 영역이 아닐까 싶습니다.
화학
Q. 머리카락 색상 차이는 무엇 때문인가요?
대부분의 사람들은 유전에 의해 머리카락 색이 결정되지만 전부가 유전자에 의해 결정되는 것은 아닙니다. DNA를 통해 물려받은 유전적 색상은 머리카락 색깔과 눈, 피부 색상을 결정짓습니다. 이것을 멜라닌이라고 합니다.주로 부모로부터 물려 받은 머리카락 색상이지만 머리카락에 대한 유전적인 계산이 매우 복잡합니다. 양쪽 부모로 부터 얼마나 많은 유전자 변이를 물려받았는지에 따라 결정됩니다. 햇빛과 나이, 그리고 환경적 요인도 머리카락 색깔에 영향을 줄 수 있습니다. 예로, 나이가 들면서 회색으로 변하는 이유가 모낭이 멜라닌을 덜 생성하기 때문입니다.
전기·전자
Q. 불꽃놀이의 불꽃은 어떠한 원리로 터트리고 타이밍과 색상을 만드나요?
불꽃놀이에 사용하는 폭죽을 '연화(煙火)'라고 합니다. 대부분의 불꽃놀이는 발사관을 이용해서 이 연화를 하늘을 향해 쏘아 올리고, 연화가 일정한 높이에 도달한 뒤 화약이 폭발하면서 아름다운 불꽃들을 쏟아내는 것이지요.불꽃놀이는 연화를 일정한 방향과 각도로 쏘아 올리는 '발사포'와 일정 시간과 높이까지 '불꽃별'의 폭발을 지연시켜 주는 '도화선', 흑색화약과 별을 하나로 모아서 하늘로 쏘아 올리는 화공품인 '꽃불류', 마지막에 연소되면서 아름답게 하늘을 수놓는 불꽃이 되는 '불꽃별'로 구성됩니다. 핵심은 발사포에서 쏘아 올릴 연화 속에 활화약과 함께 차곡차곡 채워진 불꽃별입니다. 불꽃별에 어떤 화학제를 넣으냐에 따라 불꽃의 모양과 색이 결정되지요.이렇게 연화가 완성되면 불꽃놀이의 목적에 맞는 프로그램을 만듭니다. 컴퓨터 프로그램, 전기 점화장치 등을 이용해서 불꽃의 발사시간과 터지는 시간을 미세하게 조절해 하나의 '작품'을 완성하는 것이지요.