안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 모기는 사람에게 이득이 되는 것은 어떤 것이 있을까요??
안녕하세요.네, 일반적으로 사람의 입장에서는 모기를 피해만 주는 해충으로 인식하지만, 과학적으로 살펴보면 모기도 생태계 내에서 중요한 역할을 하고 있고, 간접적으로는 인간에게도 이득이 되는 부분이 있습니다. 우선 모기의 유충(깔따구 포함)과 성충은 수많은 곤충, 어류, 조류, 양서류, 박쥐, 거미 등의 먹이가 되는데요, 특히 모기 유충은 물 속의 플랑크톤과 유기물을 먹고 자라며, 물고기나 물새의 영양 공급원이 됩니다. 또한 성충은 잠자리, 제비, 박쥐 등에게 중요한 단백질원입니다. 따라서 모기가 없으면 이들 포식자의 개체수 감소로 이어져 생태계 전체의 먹이사슬이 무너질 수 있습니다. 게다가 모기 유충은 썩은 유기물과 미생물을 여과하며 먹고, 이를 통해 수질 정화에 일정 부분 기여하는데요, 유충이 자란 뒤 죽거나 먹히면, 다른 생물에게 영양분이 되거나, 토양·수중의 영양순환에 영향을 줍니다. 일부 수컷 모기나 암컷 모기(피를 빨지 않을 때)는 꽃의 꿀을 섭취하는데요, 이 과정에서 꽃가루를 운반하며 수분을 도와주는 기능도 합니다. 물론 모기가 꿀벌이나 나비처럼 주요 수분자라 보긴 어렵지만, 보조적인 역할은 하고 있습니다. 또한 모기는 말라리아, 뎅기열, 지카 등 질병의 매개체이기 때문에 이와 관련한 백신, 치료제, 전파기전 연구가 이루어져왔으며, 모기의 유전자 연구, 번식 조절, 생태학 연구 등은 질병 억제, 생물학적 방제, 유전자 편집 등 다양한 과학 발전에 기여할 수 있습니다.
Q. 옥수수 묘목이 3개월 만에 2 m가 넘게 훌쩍 자랐어요
안녕하세요.말씀하신 것처럼 옥수수는 빠르게 자라는 식물입니다. 이처럼 옥수수가 빨리 자라는 과학적인 이유는 주로 광합성 경로, 유전적 특성, 그리고 생리학적 효율성에서 찾을 수 있는데요,옥수수는 대표적인 C4 광합성 식물로, 이는 빠른 생장 속도의 가장 중요한 이유 중 하나입니다. 일반적인 식물인 C3 식물과 달리, C4 식물은 광합성 과정에서 이산화탄소를 보다 효율적으로 고정합니다. 특히 옥수수는 광합성에 있어 고온과 강한 햇빛 조건에서 매우 유리한 효소 시스템을 가지고 있어, 같은 조건 하에서 다른 식물보다 이산화탄소를 더 빠르게 흡수하고 포도당을 더 빠르게 생산할 수 있습니다. 이 덕분에 줄기와 잎의 세포 분열과 성장이 가속화되어 생장 속도가 빨라집니다. 또한 옥수수는 풍부한 유전적 다양성과 개량의 역사 덕분에 생장이 빠르게 이루어지도록 선별된 품종이 많은데요 사람에 의해 오랜 시간 동안 육종된 결과, 조기 발아, 병충해 저항성, 영양소 흡수 능력 등 생장을 촉진하는 특성이 강화되었습니다. 특히 뿌리의 흡수 능력과 줄기의 생장호르몬 반응이 빠르게 작용하면서 전체 식물체의 성장을 지원하게 됩니다. 게다가 생리학적으로도 옥수수는 키가 크고 넓은 잎을 가지며, 이로 인해 태양광을 넓은 면적으로 흡수할 수 있고, 광합성에 사용되는 에너지가 많아져 생장이 더욱 가속화됩니다. 뿐만 아니라 옥수수는 뿌리도 깊고 넓게 뻗기 때문에 물과 영양분을 잘 흡수하여 생육에 유리한 조건을 스스로 만들어 갑니다. 즉 옥수수가 빨리 자라는 이유는 고온·강광에 최적화된 C4 광합성 경로, 인위적 개량을 통한 유전적 우수성, 그리고 물·양분을 효과적으로 이용하는 생리적 구조 덕분에 가능한 것이라고 할 수 있으며, 이러한 특성은 농업적으로도 수확량을 높이고 재배 효율을 향상시키는 중요한 기반이 됩니다.
Q. 기후변화가 생물에게 미치는 영향은 무엇인가요?
안녕하세요.기후변화는 지구의 생태계와 생물들에게 광범위하고도 깊은 영향을 미치고 있으며, 그 변화는 점점 더 뚜렷하게 나타나고 있는데요, 우선 생물에게 미칠 수 있는 가장 큰 영향으로는 서식지의 변화와 소멸이 있습니다. 기온 상승으로 인해 동물들이 원래 살던 지역에서 더 높은 고도나 위도로 이동하는데요, 예를 들어서 북극곰은 북극 해빙이 줄어들면서 사냥터를 잃고 육지로 이동해 적응 중입니다. 하지만 이동이 불가능한 종은 서식지를 잃고 멸종 위기에 처합니다. 또한 기온이 상승하면 꽃이 피는 시기, 동물의 번식기, 이주 시기 등이 앞당겨지거나 지연되는데요, 어떤 나비는 너무 일찍 부화해 먹이가 되는 식물이 아직 자라지 않아 굶주리게 됩니다. 또한 중요한 영향으로 먹이사슬의 붕괴가 있는데요, 서로 시간을 맞춰 살아가던 생물들 사이의 균형이 무너집니다. 예를 들자면 철새는 먹이 시즌에 맞춰 이주하는데, 기후변화로 먹이가 빨리 사라지면 도착했을 때 먹을 게 없습니다. 또한 따뜻해진 기온은 원래 열대 지역에 국한되던 해충과 병원체가 새로운 지역으로 퍼지게 만드는데요, 모기와 함께 전염병(말라리아, 뎅기열 등)이 고위도 지역으로 확산하게 됩니다.
Q. 초파리의 번식력은 어느 정도인가요?
안녕하세요.네, 초파리는 곤충 중에서도 번식력이 매우 뛰어난 대표적인 생물로 알려져 있으며, 실제로 몇 마리만 있어도 빠르게 개체 수가 폭발적으로 증가할 수 있습니다. 온도나 습도 조건에 따라서 약간의 차이가 있기는 하지만 초파리는 알에서 성체가 되기까지 단 7~10일 정도밖에 걸리지 않습니다. 암컷은 성체가 된 후 단 하루면 짝짓기 가능하고, 한 번의 짝짓기만으로도 평생 수정된 알을 낳을 수 있습니다. 또한 암컷 초파리는 하루에 약 30~50개의 알을 낳을 수 있으며, 평생 500개 이상의 알을 낳는 것도 가능합니다. 예를 들어 암수 초파리 한 쌍이 10일마다 100마리의 자손을 만든다고 가정하면, 이 자손들이 또 자손을 낳고, 그 자손들이 다시 낳으면 불과 1~2개월 내 수백만 마리로 늘어날 수 있으며, 이런 속도는 기하급수적 번식이라 불리게 됩니다.
Q. 흰개미는 개미가 아닌건가요?????
안녕하세요. 네, 말씀하신 것과 같이 흰개미는 이름만 ‘개미’일 뿐 실제로는 개미가 아닌데요, 과학적으로 흰개미(termites)는 바퀴벌레에 더 가까운 곤충이라고 볼 수 있습니다. 흰개미의 경우 분류학적으로 절지동물문 → 곤충강 → 바퀴목(Isoptera, 지금은 Blattodea에 포함되지만 개미의 경우 절지동물문 → 곤충강 → 벌목(Hymenoptera)에 속하는 생명체입니다. 즉, 흰개미는 개미보다 바퀴벌레와 유전적으로 더 가까우며 최근 분류에 따르면 흰개미는 바퀴목(Blattodea) 안에 포함됩니다. 또한 흰개미와 개미는 모습이나 사회성, 집단생활 방식이 비슷해서 혼동되지만, 이는 수렴진화(Convergent evolution)의 결과라고 볼 수 있는데요, 즉, 서로 다른 조상에서 유래했지만, 비슷한 환경과 생존전략을 사용하면서겉모습과 생태가 닮아간 것입니다.