안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
생물·생명
Q. 동물멸종에대햐궁금해서질문합니다.
북극곰과 펭귄은 각각 북극과 남극이라는 극한 환경에 사는 동물로, 현재 기후변화와 인간 활동 때문에 멸종 위기 또는 개체수 감소 위험에 놓여 있습니다. 북극곰은 북극 해빙 위에서 주로 생활하며, 물개 등 바다포유류를 사냥하는데요, 지구온난화로 인해서 해빙이 감소하면서 사냥터와 이동 공간이 축소되었고, 오염물질이나 인간의 활동으로 인해 먹이가 부족해지고 서식지가 파괴되었습니다. 이러한 상황에서 멸종위기에 처한 동물을 보호하고자 하는 시도로 서식지 모니터링을 통해 위성 사진과 GPS 추적을 통해 이동 패턴과 서식지 변화를 연구가 진행되고 있습니다. 또한 보호 정책으로서 북극곰 보호를 위한 국제 협약과 지역별 관리, 남극 특별보호구역(Marine Protected Area, MPA)을 통해 서식지 보호가 수행되고 있습니다.
화학
Q. 왜 새로산 물건은 며칠만 지나면 설레지 않을까요?
새로 산 물건을 처음 접했을 때에는 뇌에서 도파민이 분비되는데요, 도파민은 보상과 기대감, 쾌감을 담당하는 신경전달물질로, 새로운 자극을 받으면 특히 많이 분비됩니다.하지만 시간이 지나면서 도파민의 분비는 줄어드는데요, 뇌가 이미 경험한 자극이라고 인식하게 되면서 과도한 보상을 줄이려는 시도입니다. 즉, 처음의 강렬한 설렘은 줄어들고, 뇌는 점점 일상적 자극으로 인식하게 됩니다.또한 인간의 경우에 쾌락수준이 일정하게 유지되도록 적응하는 경향이 있는데요 즉 새 물건이 처음엔 기분을 크게 올려주지만, 시간이 지나면 그 물건이 평범하게 여겨지며 이로 인해 설렘이나 흥분감은 초기보다 훨씬 줄어듭니다. 감사합니다.
화학
Q. 우유 단백질이 홍차의 떫은맛과 결합하면 어떤 화학적 변화가 일어날까요?
우유 단백질에 해당하는 카제인과 홍차의 떫은맛 성분인 폴리페놀류에 속하는 탄닌 사이에서는 화학적 변화라기보다 비공유적 상호작용과 침전 형성이 나타납니다.홍차의 떫은 맛을 나타내는 성분인 탄닌은 폴리페놀류에 속하며 다수의 페놀성 –OH기를 가지고 있어서 수소결합을 잘 형성합니다. 이 때문에 단백질, 특히 풍부한 프롤린 잔기를 가진 단백질과 잘 결합합니다. 우리가 느끼는 떫음은 사실상 탄닌이 입안의 단백질과 결합해 침전되면서 점막이 뻣뻣해지는 물리적 현상 때문입니다. 다음으로 카제인은 친수성 부분과 소수성 부분을 모두 가진 단백질인데요, 보통 미셀 형태로 존재해 안정화되어 있지만, 탄닌과 만나면 소수성 상호작용과 수소결합에 의해 쉽게 결합합니다. 따라서 탄닌과 카제인이 만나면 결과적으로 카제인–탄닌 복합체가 형성되며, 농도가 충분히 높으면 침전이 발생합니다. 이때 홍차 속 탄닌이 카제인과 결합해 버리면, 더 이상 입안의 단백질과 결합하지 못하며, 우리가 느꼈던 떫은 맛을 덜 느끼게 됩니다. 감사합니다.
화학
Q. 화학 반응에서 촉매는 왜 소모되지 않는 건가요?
화학반응이 진행될 때 촉매는 재활용되기 때문입니다. 즉, 촉매가 반응물처럼 최종 산물로 전환되는 것이 아니라 반응 경로를 바꾸는 역할만 하기 때문입니다. 촉매는 반응이 진행되는 데 필요한 최소한의 에너지에 해당하는 활성화 에너지를 낮추는 역할을 하는데요, 보통 반응물과 일시적으로 결합하여 중간체를 형성합니다. 이 상태에서 반응이 훨씬 쉽게 일어나고, 최종 산물이 생성되면 촉매는 다시 떨어져 나와 원래 상태로 돌아옵니다. 다만 이때 촉매가 절대 변하지 않는다는 것은 아닙니다. 반응 도중에는 분명히 화학적 상호작용을 하고 일시적으로 변형되지만, 전체 반응이 끝나면 원래의 상태로 재생되므로 결과적으로 양이 줄지 않는 것입니다. 감사합니다.
화학
Q. 체온계 커버로 인해서, 온도차이가 날수도 있는건가요?
체온계는 센서와 피부 간의 열 전달을 측정하는 장치인데요, 플라스틱 커버는 아주 얇지만 열이 바로 전달되지 않고 약간 늦게 도달하게 만들 수 있습니다. 이 때문에 실제 체온보다 0.1~0.3℃ 정도 낮게 나올 수 있긴 하지만 의료용으로 인증된 일회용 커버는 오차가 크지 않도록 제작되어 있어, 일상적 사용에서는 무시할 수준입니다. 이러한 일회용 커버의 경우에는 세균이나 바이러스의 전파를 방지하기 위한 목적으로 가정에서는 부담스러울 수 있지만, 재사용 시에는 알코올 솜 등으로 소독 후 사용하는 것이 좋을 것 같습니다. 감사합니다.
화학
Q. 핵을 재처리하여 얻을 수 있는 것에는 어떤 것이 있나요?
원자로에서 농축 우라늄을 쓰고 나면, 사용 후 핵연료 속에는 약 95%는 여전히 쓰이지 않은 우라늄, 약 4%는 분열 생성물, 약 1%는 플루토늄으로 존재합니다. 이때 플루토늄 재처리를 통해 새로운 핵연료 제작에 활용이 가능하며, 우라늄의 경우에는 다시 농축하여 재사용 가능합니다. 또한 세슘-137, 스트론튬-90 등은 방사선원, 즉 산업용이나 의료용으로 제한적으로 사용 가능합니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. ABO식 혈액형은 어떻게 항원에 노출되지 않았는데도 미리 항체를 가지고 있는 것인가요?
ABO식 혈액형의 항체인 anit-A와 anti-B의 경우 보통 IgM 형태로 태어날 때부터 혹은 생후 몇 달 내에 자연적으로 생기는데요 특별히 수혈이나 혈액세포에 직접 노출되지 않아도, 우리 몸이 외부 환경 속에서 비슷한 구조를 경험했기 때문에 덕분에 만들어지는 것입니다.ABO 항원의 본질은 적혈구 표면의 당 사슬 구조인데요, 장내 공생하고 있는 세균의 세포벽에도 이와 매우 유사한 구조의 당이 존재합니다. 따라서 예를 들어서 A형인 사람은 자기 적혈구에 A 항원이 있으므로 anti-A는 만들지 않습니다. 하지만 B형 구조와 유사한 세균을 만나면, 그걸 비자기적인 항원으로 인식하기 때문에 anti-B 항체가 생성되는 것입니다. 이렇게 세균의 당항원과 교차 반응 때문에, 태어나서 자연적으로 ABO 항체가 형성됩니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. RH 혈액형은 어떻게 항체가 태반의 통과할 수 있는 것인가요?
ABO식 혈액형의 경우에는 주로 IgM 형태의 항체이기 때문에, IgM은 분자가 큰 오각형의 펜타머 구조라서 태반을 통과하지 못합니다. 따라서 산모가 아이와 ABO 혈액형이 달라도 심각한 문제는 생기지 않습니다.반면에 RH식 혈액형의 경우에는 주로 IgG 형태의 항체를 가지는데요, IgG는 작은 크기의 단량체라서 태반을 자유롭게 통과할 수 있습니다. 따라서 RH- 산모와 RH+ 태아 조합일 경우, 산모가 감작되어 IgG 항체를 만들면 이 항체가 태반을 넘어 태아 적혈구를 공격하면서 용혈성 질환이 발생하는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 고양이 털 색깔의 발현 시 신체 말단 부위가 주로 검은색인 이유가 무엇인가요?
고양이의 털 색 발현에 관련된 특정 유전자 때문입니다. 바로 온도민감성 티로시나아제라는 효소인데요, 고양이의 경우에는 털 색을 만드는 주요 효소가 열에 민감한 변이로 존재합니다. 정상 타이로시나제는 어디서든 멜라닌을 잘 만드는데, 변이된 효소는 체온이 높으면 불활성화되어 색소를 못 만듭니다. 이때 몸통, 배 같은 중심부는 체온이 높아서 효소가 작동하지 않기 때문에, 멜라닌이 만들어지지 않으면서 흰색으로 보이게 됩니다. 반면에 귀 끝, 코, 발끝, 꼬리처럼 말단부는 체온이 낮으므로 효소가 안정적으로 작동하면서 멜라닌 색소가 합성되어 어둡게 보이는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 동물 중에 가장 오래 사는 것은 무엇인가요?
네, 말씀해주신 그린란드의 상어 역시 300년 ~ 400년으로 살 수 있다고 알려져 있는 만큼 수명이 굉장히 긴 생명체 중 하나입니다. 하지만 이보다도 더 긴 수명을 가지고 있는 동물은 바로 해파리인데요, 특정 종류의 해파리의 경우에는 성숙한 해파리가 늙거나 스트레스를 받으면 어린 폴립(poly-p) 단계로 되돌아가는 능력을 가지고 있어, 이론적으로는 죽지 않고 영원히 살 수 있습니다. 감사합니다.