안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 인간 수명이 더욱 연장되게 된다면 사회구조는 어떻게 변하게 될까요?
안녕하세요.네, 말씀하신 것처럼 의학 기술이 고도로 발전하면서 인간 수명이 계속 늘어나고 있습니다. 의학기술의 발달로 인간 수명이 100세, 120세를 넘기고 심지어 150세 이상도 가능해진다면, 이는 단순히 의료 문제를 넘어서서 사회 구조 전체를 재편하게 될 변화를 유발할 수 있을 것입니다. 수명 연장을 유발하는 의료기술로는 노화를 유발하는 특정 유전자 조절 또는 돌연변이 교정하는 유전자 치료, 손상된 조직이나 장기의 회복 및 재생하는 줄기세포 치료 등이 있습니다. 우선 이러한 기술로 인해 수명이 연장될 경우 은퇴 연령이 80세 이상으로 상승할 것이며, 여러 직업을 순차적으로 갖는 멀티 커리어 시대 도래할 수 있을 것입니다. 또한 한 번의 학창시절로는 긴 삶을 준비하기 어려워지면서 평생 교육제도의 확대: 중장년층 대상 대학교육, 전환 교육이 나타날 수 있겠습니다.
Q. DNA가 RNA보다 유전물질로 선택되었다는 가설의 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 한때는 유전자의 역할을 하는 것이 RNA라는 가설이 존재하기도 했으나, 현재는 DNA가 유전정보를 암호화하는 것으로 밝혀졌습니다. 생명의 초기 기원을 설명하는 가장 유력한 이론 중 하나는 바로 “RNA 세계 가설(RNA world hypothesis)”이며, 이 이론에서는 원시 생명체에서 RNA가 먼저 등장했고, 그 이후에 DNA가 유전물질로 ‘선택되었다’고 봅니다. 즉, DNA가 처음부터 유전물질이 아니라, RNA에서 진화한 결과 유전정보 저장의 주체로 자리 잡았다는 가설입니다. RNA 세계 가설이란 생명의 초기 단계에서 RNA가 먼저 등장하여 유전 정보도 저장하고, 스스로를 복제하며, 촉매 작용까지 했을 것이라는 가설인데요, 이후, 보다 안정적인 DNA가 유전 정보 저장의 주체로 ‘선택’되었다는 것이 이 가설의 핵심입니다. 우선 RNA는 정보 저장과 효소 기능(리보자임)을 동시에 수행하는데요, RNA는 염기서열을 통해 유전 정보를 저장할 수 있으며 (mRNA처럼), 동시에, 특정 구조로 접히면 촉매 기능도 수행할 수 있습니다. 이는 원시 생명체가 효소 단백질 없이도 생화학 반응을 일으킬 수 있는 단서가 되기도 합니다. 하지만 DNA가 유전물질인 이유는 DNA는 RNA보다 유전정보 저장에 훨씬 더 안정적이기 때문인데요, DNA는 이중 나선 구조 + 산소가 없는 당(deoxyribose)을 사용하여 가수분해에 덜 취약하며, 상보적 이중 가닥 구조 덕분에, 한 가닥을 손상 시 다른 가닥이 복원 지침 제공하고, 안정한 구조로 인해 수십억 염기를 저장하면서도 수천 년 동안 변형되지 않습니다.
Q. mRNA, tRNA, rRNA의 기능은 각각 무엇인가요?
안녕하세요. 말씀해주신 mRNA, tRNA, rRNA는 모두 RNA라는 점에서 공통점을 갖지만 저마다의 특수한 기능을 가지고 있습니다. RNA는 유전정보의 발현 과정에서 핵심적인 역할을 하는 분자이며, 특히 mRNA, tRNA, rRNA는 단백질을 만드는 데 꼭 필요한 3대 RNA인데요, 각각의 RNA는 단백질 합성(translation) 과정에서 서로 다른 역할을 하며, 마치 공장에서 각자 다른 직무를 맡은 구성원들처럼 작동합니다. 우선 DNA는 세포핵 안에 안전하게 보관되어 있고, 단백질은 세포질에서 만들어져야 하므로, DNA의 정보를 복사(transcription) 하여 만든 것이 바로 mRNA입니다. 다음으로 tRNA는 아미노산을 리보솜에 운반해주는 역할을 담당하며, 폴리펩타이드 중합에 있어서 중요한 역할을 합니다. 마지막으로 rRNA는 단백질과 함께 리보솜을 구성하는 분자로, 단백질 합성의 현장(공장) 역할을 합니다. 또한 이외에도 rRNA는 단순한 구조물일 뿐 아니라, "촉매 기능을 가진 RNA" (리보자임)으로도 작용하기도 합니다.
Q. DNA는 왜 이중 나선 구조를 가지나요?
안녕하세요.DNA는 생체 고분자의 일종으로 유전정보를 암호화하고 있는 중요한 물질인데요, DNA가 이중나선 구조를 가진 이유는 이중나선 구조가 유전 정보를 안정적으로 저장하고 정확하게 복제하며 효율적으로 이용할 수 있도록 진화적으로 최적화된 구조이기 때문입니다. DNA는 네 가지 핵염기(A, T, G, C)를 가지고 있으며, 이들은 상보적 염기쌍을 형성해 두 가닥의 폴리뉴클레오타이드가 꼬여 있는 구조를 이룹니다. 아데닌(A) ↔ 티민(T), 구아닌(G) ↔ 시토신(C)으로 각각 수소결합을 통해 짝을 이루며, 정확하게 쌍을 이뤄야 안정한 구조 유지하며, 이 결합이 일어나는 방식이 자연스럽게 나선형으로 꼬이는 형태를 형성합니다. 이때 뉴클레오타이드는 인산-당-염기 구조로 연결되어 있으며, 이들이 서로 정전기적 반발을 최소화하는 방향으로 배열되면서 꼬여 나선형이 됩니다. 친수성(물에 잘 녹는) 인산기는 바깥쪽으로, 소수성 염기(물에 잘 안 녹는)는 안쪽으로 위치함으로써 수용액 환경에서 안정한 배치가 되며, 이중 나선은 수분 환경에서 에너지적으로 가장 안정한 구조라고 볼 수 있습니다. 만일 DNA가 단일가닥이었다면, 정보 복제가 어려워져 복제 정확도 낮아지고 외부 손상(산화, 자외선)에 취약해져 돌연변이 발생률 상승했을 것입니다.
Q. 연애와 관련된 호르몬은 어떤 호르몬인가요?
안녕하세요.연애라는 복잡한 감정과 행동에는 단 한 가지 호르몬이 아니라 여러 종류의 호르몬과 신경전달물질이 함께 작용하는데요 그 중에서도 각 단계별로 주요하게 작동하는 호르몬이 다르며, 단순한 설렘에서 깊은 애착까지 다양한 생리적 반응을 일으킵니다. 우선 사랑의 감정을 처음 느낄 때 증가하는 물질로는 '페닐에틸아민'이 있으며 심장 박동 증가, 흥분감, 환상 같은 감정을 유발할 수 있습니다. 이후에는 도파민가 노르에피네프린이 분비되어 상대에 대한 강한 동기, 집중, 집착 유발할 수 있습니다. 이외에도 옥시토신이나 세로토닌과 같은 호르몬이 연애와 밀접하게 관련있는 호르몬이라고 볼 수 있습니다.