안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
생물·생명
Q. 유전자 조작으로 새로운 생명체가 태어나면 조작된 유전자가 그대로 유전이 되나요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼 유전자 조작으로 만들어진 새로운 생명체의 경우, 그 조작된 유전자가 후대에 그대로 유전되는지 여부는 조건을 따져봐야 하는데요, 유전자 조작이 피부세포와 같은 체세포에서만 이루어졌다면 이는 수정 과정에는 참여하지 않으므로 후대에는 전혀 유전되지 않습니다. 반면에 유전자 조작이 생식세포(정자·난자) 또는 초기 배아 단계에서 일어났다면 수정 후 태어난 개체의 모든 세포에 그 유전자가 포함되며, 이후 그 개체가 교배를 하면 조작된 유전자가 자손에게 유전될 수 있습니다. 즉, 후대에 유전되려면 반드시 생식세포 라인(germline)에 변화를 주어야 하는 것입니다. 또한 A와 B가 같은 종 안에서 가까운 개체라면 AB는 보통 정상적인 생식 능력을 가질 수 있고, 후대에 조작된 유전자가 전달될 가능성이 높지만 A와 B가 서로 다른 종이라면 노새와 같이 잡종처럼 태어날 수는 있지만, 염색체 수나 구조가 달라서 생식 능력이 없는 경우가 많습니다. 이 경우 후대가 이어지지 않습니다. 실제 사례를 말씀드리자면 예를 들어, 유전자 조작 옥수수나 콩은 조작된 유전자가 씨앗(생식세포)에 들어가 있으므로, 교배하면 그 형질이 후대에도 유전되며 그래서 유전자 조작 형질(예: 해충 저항성)이 안정적으로 유지됩니다. 반면에 사자와 호랑이가 교배하여 태어난 라이거와 같은 경우에는생식 가능성이 낮거나 불완전하며 이런 경우는 후대에 유전이 잘 이어지지 않습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 옥수수는 여러 지역에서 잘 자랄 수 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것과 같이 옥수수는 실제로 세계 여러 지역에서 폭넓게 재배되고, 영화 인터스텔라에서 “마지막까지 남는 작물”로 상징된 것도 과학적 근거가 있는데요, 옥수수가 다양한 환경에 잘 적응하는 이유는 생리적 특징과 재배학적 장점, 그리고 유전적 다양성이 결합된 결과라고 해석할 수 있습니다. 옥수수는 대표적인 C₄ 식물인데요, C₄ 식물은 CO₂를 먼저 C₄ 화합물로 고정한 뒤, 이를 칼빈 회로에 전달하는 이중 과정으로 광합성을 합니다. 해당 방식의 경우에는 고온·강광 조건에서도 광합성 효율이 높고 광호흡(낭비 과정)이 거의 없어 생산성이 높으며, 물 사용 효율(WUE)이 뛰어나기 때문에, 따라서 덥고 건조한 환경에서도 비교적 안정적으로 생장할 수 있습니다. 게다가 옥수수는 원래 멕시코 고지대에서 기원했지만, 품종 개량을 통해 열대·온대·고산지·건조지대까지 확산되었는데요, 짧은 생육 기간 품종부터 긴 생육 기간 품종까지 다양해, 계절과 기후에 맞게 선택적 재배가 가능하며, 뿌리 발달이 좋아 토양 수분을 깊이 흡수할 수 있어 건조에도 비교적 강합니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 사막에 서식하는 식물들은 어떻게 광합성을 할 수 있는 것인가요?
안녕하세요.말씀해주신 것과 같이 사막 식물들은 말씀하신 것처럼 낮 동안 기공을 열면 수분 손실, 즉 증산작용이 너무 심해 살아남기 어렵지만, 진화 과정에서 특별한 광합성 전략을 발달시켜 고온 건조한 환경에서 서식할 수 있는 것입니다. 선인장, 용설란, 다육식물 같은 사막 식물들이 주로 사용하는 방법으로는 CAM 광합성 방식이 있는데요, 대기 온도가 낮고 증산이 줄어드는 밤에 CO₂를 흡수하여 말산형태로 저장하며 낮에는 기공을 닫고 저장해둔 말산을 분해하여 CO₂를 방출, 광합성(칼빈 회로)에 사용합니다. 이로인해 결과적으로 낮 동안에도 외부에서 기공을 열지 않고 내부 저장된 CO₂로 광합성을 진행할 수 있으며, 물 손실을 최소화하면서도 태양 빛을 이용한 광합성을 이어갈 수 있는 것입니다. 또한 일부 사막·초원 식물(옥수수, 수수, 사탕수수 등)에서 사용되는 방식으로는 C₄ 광합성이 있는데요, 고온 환경에서도 광합성 효율이 높은 방식으로, CO₂를 먼저 C₄ 화합물(옥살로아세트산 등)에 고정한 후, 필요할 때 칼빈 회로로 전달하며 이 과정은 광호흡을 억제하여 물과 에너지 손실을 줄이는 장점이 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 곤충들 무늬에는 어떤 과학적인것이 있나요?
안녕하세요.네, 질문주신 것처럼 곤충의 무늬는 생존과 진화를 좌우하는 중요한 과학적 원리와 관련되어 있는데요, . 크게 보면 곤충의 무늬는 발생학적 원리(무늬가 어떻게 만들어지는가)와 진화·생태학적 원리(무늬가 왜 그렇게 유지되는가) 두 가지 측면에서 생각해볼 수 있습니다. 우선 곤충의 날개나 몸통 무늬는 발생 과정에서 특정 유전자 네트워크가 공간적으로 발현되는 패턴의 결과인데요, 세포 사이에 농도 기울기를 이루는 신호 분자. 농도 차이에 따라 결정되며 대표적으로 Wnt, Hedgehog, Notch, BMP 같은 경로들이 관여합니다. 수학자 앨런 튤링이 제시한 “반응-확산 모델”로, 서로 억제·촉진하는 물질들이 퍼지면서 줄무늬, 점무늬 같은 반복 무늬가 자연스럽게 생길 수 있는데요, 곤충 날개 눈점(eye spot) 패턴이 이 이론으로 잘 설명됩니다. 또한 곤충 무늬는 대체로 자연 선택과 성 선택의 압력에 의해 진화하는데요, 예를 들자면 나뭇잎, 나무껍질과 비슷한 무늬를 가져 포식자의 눈에 띄지 않거나, 나방 날개에 있는 올빼미 눈 같은 무늬는 포식자를 놀라게 하거나 특정 부위(날개 끝)를 공격하게 유도해 치명상을 피할 수 있게 하기도 합니다. 실험적으로, 눈무늬가 있는 나방과 없는 나방을 새에게 보여주면, 눈무늬가 있는 쪽이 포식 위험을 확실히 줄이는 것으로 확인되었는데요 즉, “정말 새를 피하기 위한 기능”이라는 과학적 근거가 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 가난한 노인이 치매에 더 잘 걸린다는 연구결과를 보았습니다.
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 실제로 여러 역학 연구에서 사회경제적 지위가 높을수록 평균 기대수명이 길고, 치매를 포함한 각종 질병 발병률이 낮다는 사실이 꾸준히 보고되어 왔는데요, 이는 단순히 “돈이 많다”는 문제가 아니라, 경제적 여유와 사회적 지위가 신체적·정신적 스트레스, 생활 습관, 면역계 조절 전반에 영향을 주기 때문입니다. 우선 가난과 사회적 불안정은 만성 스트레스를 불러올 수 있는데요, 만성 스트레스 상황에서는 코르티솔 같은 스트레스 호르몬이 지속적으로 분비되는데, 이 호르몬이 오래 노출되면 면역세포의 기능이 억제되고, 뇌의 해마 같은 기억·학습 영역에도 손상을 일으킵니다. 반대로 경제적·사회적 안정은 이러한 만성 스트레스를 줄여주고, 결과적으로 면역계가 정상적으로 유지되어 질병에 대한 저항력이 커집니다. 부유하거나 권력이 있는 사람은 더 좋은 영양 상태를 유지할 수 있고, 운동, 여가, 수면의 질을 관리할 여건이 있으며, 의료 서비스에 더 쉽게 접근할 수 있습니다. 이러한 요인들이 모두 뇌 건강과 면역력 유지에 기여하는데요 예를 들어, 뇌혈관 건강을 지키는 생활 습관은 치매 예방에도 직접적으로 도움이 됩니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 이온음료에대해 궁금해서질문합니다
안녕하세요. 네, 말씀하신 것처럼 현재 우리가 마시는 콜라, 사이다 같은 탄산음료는 고과당 옥수수 시럽(액상과당)이나 설탕이 많이 들어 있어 비만, 당뇨, 대사질환과 관련이 있습니다. 그래서 미래에는 “맛은 유지하면서 건강에 덜 해로운 탄산음료”를 개발하려는 연구가 진행되고 있는데요, 우선 스테비아, 알룰로스같은 성분은 단맛은 강하지만 칼로리가 거의 없거나 혈당에 미치는 영향이 적으며 이미 일부 제품은 설탕 대신 이 성분들을 사용하고 있습니다. 또한 미생물 발효를 통해 만든 “자연 유래 감미 단백질”이 연구 중이며, 기존 설탕과 비슷한 맛을 내면서도 칼로리가 없고 후맛이 적습니다. 최근에는 단순히 “칼로리가 적다”를 넘어서, 장내 미생물 균형을 해치지 않으면서 혈당 반응도 낮추는 음료를 개발하는 연구가 진행 중인데요 예를 들어, 특정 섬유소나 프리바이오틱스 성분을 소량 첨가해 음료를 마시면서도 장 건강을 해치지 않도록 하려는 시도가 있습니다. 이외에도 비타민, 미네랄, 전해질을 추가해 이온음료형 탄산수로 만들거나, 항산화 성분(폴리페놀, 플라보노이드 등)을 넣어 음료가 단순히 “해롭지 않은 것”을 넘어 “건강을 돕는 것”이 되도록 개발하는 방향도 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. GPCR에서 G베타/감마가 작용하는 예시는 뭐가 있나요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼 GPCR 신호전달에서 흔히 강조되는 것은 Gα 단위체의 역할이지만, 실제로는 Gβγ 단위체도 독자적으로 중요한 작용을 많이 하는데요, G단백질은 GPCR 활성화 시 GTP와 결합한 Gα가 Gβγ와 분리되며, 이때 Gβγ도 다양한 효과기 단백질에 작용합니다. 대표적인 예시로는 심장 근육 세포의 무스카린성 아세틸콜린 수용체(M2 receptor)가 활성화되면, Gβγ가 GIRK를 직접 열어 K⁺가 세포 밖으로 나가면서 세포막이 과분극되는데요, 이는 심장박동을 느리게 하는 중요한 기전입니다. 또한 Gβγ는 전압의존성 Ca²⁺ 채널(N형, P/Q형 등)에 결합해 Ca²⁺ 유입을 억제하는데요, 이는 신경세포에서 신경전달물질 방출을 줄이는 효과를 가집니다. 또한 원래 Gqα가 PLCβ를 활성화하는 것으로 잘 알려져 있지만, Gβγ 역시 PLCβ를 직접 활성화할 수 있는데요 이를 통해 IP₃와 DAG가 생성되고, Ca²⁺ 신호와 PKC 활성이 유도됩니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 옥스퍼드 대학의 과학자들이 주장한 인간이 신을 신봉하는 이유는 어떻게 되나?
안녕하세요. 네, 말씀하신 부분은 실제로 옥스퍼드 대학교 인류학·심리학·신학 연구진이 대규모 국제 연구를 통해 밝힌 주장과 관련이 있는데요 2011년경, 옥스퍼드 대학의 프로젝트 Cognition, Religion and Theology 팀은 20여 개국에서 약 40여 명의 연구자가 참여해 인간이 왜 신과 같은 초월적 존재를 신봉하는가를 과학적으로 탐구했습니다. 우선 옥스퍼드 과학자들의 주요 주장으로는 신앙은 문화가 만든 인위적 산물이 아니라 인간 사고의 기본 경향에서 비롯된다는 것인데요, 인간은 선천적으로 보이지 않는 존재의 의도를 상상하거나 믿도록 진화된 인지적 구조를 가지고 있다는 것입니다. 예를 들어, 정글 속에서 바스락거리는 소리를 들었을 때 “바람인가?”보다는 “맹수가 숨어 있나?”라고 가정하는 편이 생존에 유리합니다. 이런 과잉된 의도 탐지가 발전하면서, 인간은 눈에 보이지 않는 존재나 힘을 쉽게 상상하고 믿게 되었다는 설명입니다. 또한 사후 세계와 영혼에 대한 믿음은 자연스러운 사고 경향으로 봅니다. 연구에 따르면 사람들은 본능적으로 육체가 죽은 뒤에도 마음이나 의식은 계속된다고 생각하는 경향이 있는데요, 어린아이들도 동화 속 캐릭터가 죽었을 때 “생각은 할 수 있을까?”라는 질문에는 “할 수 있다”고 대답하는 경우가 많습니다. 즉, 의식의 불멸성에 대한 직관이 종교적 신앙의 토대가 된다는 것입니다. 또한 말씀해주신 것처럼 신비적 경험이나 신적 체험은 뇌의 특정 부위와 관련이 있음이 관찰되었는데요, 측두엽 자극 실험에서 참가자들이 “영적 존재를 만났다”고 보고한 사례가 있으며, 뇌의 전두엽·두정엽 회로는 자아감과 초월적 감각에 깊이 관여하는 것으로 밝혀졌습니다. 즉, 인간의 뇌는 불확실성과 두려움에 직면했을 때 초월적 존재를 상상하고 의지하는 경향을 갖고 있으며, 옥스퍼드 연구진은 이것이 학습된 문화적 산물이 아니라 인간 보편적 본능에 가깝다고 주장한 것이라고 해석해볼 수 있겠습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 일본에서 애니메이션 포켓몬을 보다가 집단 실신 사건이 발생했다는데 원인이 뭔가요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 말씀하신 사건은 실제로 있었던 유명한 사례로, 1997년 12월 16일 일본에서 방영된 포켓몬스터 TV 애니메이션 에피소드에서 발생했다고 하는데요 당시 방송을 보던 어린이 약 700여 명이 두통, 구토, 어지럼증, 실신, 발작 등을 호소하며 병원으로 이송되었고, 그 중 일부는 간질 발작과 유사한 증상을 보였습니다. 문제 장면은 피카츄가 미사일을 전기 공격으로 폭파시키는 장면이었는데, 이때 강한 빨강과 파랑의 섬광이 초당 약 12번 이상 깜박이는 효과가 사용되었고, 이런 시각 자극은 광과민성 발작을 유발할 수 있는데, 특히 어린이와 청소년에서 발생 위험이 높습니다. 실제로 환자 중 일부는 이전에 간질을 진단받은 적이 없었지만, 뇌가 깜빡이는 빛 자극에 민감하여 발작이 촉발된 것으로 해석되었습니다. 집단발작의 요인에 대해 생각해보자면, 의학 조사 결과, 다수의 아이들이 ‘광과민성 발작’ 반응을 보인 것으로 확인되었습니다. 특정 파장의 강한 빛이 빠르게 반복되면 망막과 시각 피질이 과도하게 흥분하고, 일부 뇌에서는 신경 발작이 유발될 수 있습니다. 또한 실제로 뇌전증성 발작을 한 아이들도 있었지만, 상당수는 단순한 두통, 구토, 어지럼증, 불안 증상 등이었고 이는 집단 심인성 반응으로 설명됩니다. 즉, TV 뉴스에서 사건이 크게 보도되자 “나도 아픈 것 같다”라는 식으로 증상이 확산된 경우도 많았습니다. 따라서 빛의 깜박임으로 인한 신경학적 발작(광과민성 간질)과 집단 심리적 반응이 결합된 사례로 볼 수 있겠습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 조효소가 효소의 활성을 높일 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 복합효소를 도울 수 있는 보조인자에는 보결족과 조효소가 있습니다. 이때 조효소는 단순히 효소와 기질이 결합하도록 돕는 역할을 넘어, 반응 과정에서 화학적 중간체를 형성하거나 전자·원자 집단을 전달하는 등 직접적인 반응 참여자로 작용하기 때문에 효소의 촉매 능력을 근본적으로 강화할 수 있습니다. 반면에 보결족 금속 이온은 주로 효소 단백질의 구조적 안정화나 기질의 배치를 돕는 데 그치지만, 조효소는 자체의 화학적 성질을 활용하여 반응의 활성화 에너지를 낮추고 반응 속도를 크게 높일 수 있습니다. 따라서 조효소는 효소와 함께 일시적인 복합체를 이루어 반응 경로를 다양화하고, 효소 단백질 단독으로는 수행하기 어려운 화학적 변환을 가능하게 만들어 효소의 활성을 높이는 것입니다. 감사합니다.