안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 멸종 생물의 화석에서 유전자 정보를 복원할 수 있을까요?
안녕하세요. 멸종한 생물의 유전자 정보를 직접 얻는 가장 좋은 방법은 ‘DNA 추출’인데요, 하지만 화석은 일반적으로 오랜 시간 지질, 열, 압력에 의해 유기물이 거의 남아 있지 않은 상태이기 때문에 대부분 DNA가 분해되고 파괴되어 완전한 유전자 정보 복원은 매우 어렵습니다. 광물화된 화석 (뼈, 껍질 등) - 대다수의 화석에서는 유전자 보존 가능성이 거의 없다고 볼 수 있으며, 동결된 상태의 표본 (예: 시베리아 영구동토층의 매머드)에서는 제한적이나 일부 DNA 확보 가능합니다. 매머드나 네안데르탈인 같은 비교적 최근에 멸종한 종들은 일부 뼈나 조직에서 단편적인 DNA를 추출하여 해독한 사례가 있습니다. 하지만 중생대 공룡 등 수천만 년 이상 된 고대 생물 화석에서는 완전한 DNA 복원은 불가능합니다. 일부 과학자들은 화석에서 추출한 단편 DNA 정보를 바탕으로 유사 종(예: 현생 코끼리)을 이용한 ‘유전자 편집’ 방법으로 복원을 연구 중입니다. 그러나 완전한 멸종 생물 복원은 현재 기술로는 매우 제한적이고 불확실하며, DNA는 10만 년 정도가 지나면 거의 완전히 분해된다는 게 일반적인 학설입니다.
Q. 인간은 어떻게 만들어지나요?????
안녕하세요. 인간은 부모로부터 받은 정자와 난자의 결합으로 만들어지는데요, 정자와 난자는 각각 23개의 염색체를 가지고 있는데, 결합하면 46개의 염색체를 가진 수정란(접합자)이 됩니다. 이 수정란이 세포 분열을 반복하며 배아 → 태아 → 신생아 → 성장한 인간으로 발달하게 되는 것입니다. 유전자는 신체의 형태, 기능, 대사 등 많은 부분을 결정하는 설계도 역할을 하는데요, 얼굴뼈 모양, 피부색, 머리카락 유형, 키, 근육량, 발 크기 등 대부분의 신체 특성은 유전자의 영향을 크게 받습니다. 하지만 유전자가 모든 것을 완벽히 결정하는 것은 아닙니다. 환경, 생활습관, 영양 상태, 운동, 스트레스, 질병 등은 신체의 발달과 특성에 중요한 영향을 줄 수 있는데요, 후천적 요인과 유전자는 상호작용하며, ‘표현형(실제 신체 모습)’을 결정합니다. 이처럼 유전자는 ‘잠재적 설계도’이고, 환경은 ‘설계도를 실행하는 과정에서의 조절자’라고 볼 수 있습니다. 일반적으로 개인의 세포 내 유전 정보(DNA 염기서열)는 동일하게 유지됩니다. 단, 예외로 돌연변이(mutation)가 일어날 수 있는데요, 돌연변이는 자연 발생, 방사선, 화학물질, 바이러스 등 외부 요인에 의해 발생하며, 대부분의 돌연변이는 특정 세포에 국한되어 암 등 질병의 원인이 되기도 합니다.
Q. 사람이 태어나고 그 부모를 만나는것은 100퍼 운명이고 랜덤이죠?
안녕하세요.네, 사람이 어떤 부모에게서 태어나는 건 100% 자신의 의지와 무관한 우연이라고 할 수 있는데요, 수정란이 형성되기 위해선 수많은 정자 중 단 하나가 난자와 결합해야 합니다. 인간의 몸에서는 한 번의 사정에서 약 1억 개 이상의 정자가 방출되며, 그 중 단 하나가 난자에 도달해 수정을 일으킵니다. 어떤 정자가 난자와 결합할지는 수많은 변수에 따라 결정되며, 인간의 의지로 선택하거나 제어할 수 없는데요, 따라서, 지금의 “나”가 태어난 것은 철저히 확률과 우연, 즉 생물학적으로는 ‘랜덤한 결과’입니다. 즉, 유전적 정체성은 부모님 각각의 유전자로부터 절반씩 전달받아 만들어진 것입니다. 이 말은, 다른 사람이 부모였거나, 심지어 지금의 부모님이더라도 수정이 다른 날 또는 몇 초만 달라졌더라도 완전히 다른 유전자 조합의 다른 사람이 되었을 가능성이 높다는 뜻입니다. 또한 같은 유전자를 가진 사람은 이론적으로도 다시 태어나기 매우 어려운데요, 동일한 유전자를 갖기 위해서는 같은 정자+같은 난자 조합이 필요합니다. 자연적인 조건에서 같은 정자·난자가 다시 만들어질 확률은 사실상 0에 가깝습니다. 일란성 쌍둥이만이 유일하게 완전히 동일한 유전자를 가진 사람이지만, 이 경우도 정자와 난자가 한번 수정된 후 분열이 일어난 특별한 상황에서만 발생한다고 할 수 있습니다.
Q. 고생물의 먹이사슬은 화석에서 어떻게 추정하나요?
안녕하세요.고생물의 생태계와 먹이사슬은 이미 수천만~수억 년 전에 멸종한 생물들로 구성되어 있기 때문에, 현재처럼 직접 관찰이 불가능하지만, 고생물의 이빨 모양, 턱 구조, 입 크기는 무엇을 먹었는지를 알려주는 결정적 단서입니다. 또한 고생물의 배설물 화석을 분석하면 실제 먹은 생물의 유해(잔해)가 발견되기도 하는데요, 뼈 조각, 갑각, 식물 섬유 등이 들어있는지에 따라 식성 파악이 가능합니다. 매우 드물게, 고생물의 위 속에 있던 먹이 화석이 같이 보존되는 경우가 있는데요, 이 경우는 직접적 먹이 관계를 증명하는 가장 확실한 증거가 됩니다. 또한 같은 지층에서 발견되는 여러 생물 화석을 종합하여, 같은 생태계 구성원임을 확인하며, 몸 크기, 이동 능력, 분포 범위 등을 고려해 포식자-피식자-분해자 관계를 추정합니다. 이외에도 고생물의 뼈나 치아에 남은 탄소·질소 동위원소 비율을 측정하면, 먹이의 영양 단계(Trophic level)를 추론할 수 있습니다. 이때 육식동물일수록 질소 동위원소 비율이 높게 나타납니다. 고생물학자들은 이러한 다양한 증거들을 종합하여 ‘고생물 생태계 모델’을 구성하는데요, 어떤 생물들이 함께 살았는지 확인 (공존 화석, 지층 정보)하고, 각 생물의 식성·행동·생태적 지위 파악한 후, 먹이사슬 단계(1차 생산자 → 초식자 → 포식자 → 최상위 포식자 → 분해자)로 정렬하고 화석 증거에 기반한 고생태계 복원도 또는 3D 시뮬레이션 모델로 시각화하게 됩니다.
Q. 러브버그가 최근에 출몰하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 러브버그(Lovebug, Plecia nearctica)의 출몰이 눈에 띄게 잦아지고 있으며, 개체 수도 과거보다 많아진 것처럼 느껴지는데요. 이 현상은 단순한 우연이나 주기적인 번식만으로 설명되기보다는, 기후 변화, 도시화, 생태계 변화 등이 복합적으로 작용한 결과라고 볼 수 있습니다. 러브버그는 파리목 두나방파리과의 곤충으로, 암수가 엉킨 채로 비행하며 출몰하는 모습이 독특해 ‘러브버그’라는 이름을 얻었는데요, 원래 중남미와 미국 남부 지역(특히 플로리다)에서 흔히 관찰되던 곤충이었으나, 최근에는 우리나라를 포함한 다른 지역에서도 보고되고 있습니다. 우선 러브버그는 따뜻하고 습한 기후를 좋아하는데요, 지구온난화로 인해 봄~여름철 고온다습한 날씨가 길어지면서, 이들의 활동기와 번식 기간이 길어지고 알에서 성충으로의 부화 성공률도 높아진 것입니다.