안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
생물·생명
Q. 세포 분열이 일어날 때 핵 라민 중간섬유는 어떻게 분해가 이뤄지나요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 동물세포에서는 핵 분열 시기에 핵 내막 아래에 존재하는 핵 라민 중간섬유가 분해됩니다. 핵 라민(lamin)은 동물세포에서 핵막의 안쪽을 지지하는 중간섬유 단백질로, 핵의 구조적 안정성과 유전자 발현 조절에도 중요한 역할을 하는데요, 그런데 세포가 분열기에 들어서면 핵막이 해체되어야 염색체가 방추사에 의해 제대로 배열되고 분리될 수 있으므로, 라민 역시 일시적으로 분해되어야 합니다. 이 과정은 단순한 단백질의 “잘림”이 아니라, 인산화에 의한 가역적 해체가 핵심 메커니즘입니다. 우선 세포가 G2기에서 M기로 진입할 때, 세포주기 조절 인자인 CDK1(cyclin-dependent kinase 1)이 사이클린 B와 결합하여 활성화되는데요, 이 활성화된 CDK1-사이클린 B 복합체가 라민 단백질을 표적으로 삼습니다. 이때 CDK1이 라민의 특정 세린/트레오닌 잔기를 인산화하며, 인산화가 일어나면 라민 단백질들 사이의 상호작용과 라민-핵막 단백질과의 결합력이 약해져, 라민 중합체(망상구조)가 해체됩니다. 즉, 라민이 분해되는 것처럼 보이지만 실제로는 단백질 자체가 분해되는 것이 아니라 망상 구조가 풀려 단량체 상태로 해체되는 것입니다. 이후에 세포분열이 끝나고 세포가 텔로페이즈와 G1기로 들어갈 때, CDK1이 불활성화되고 대신 단백질 인산가수분해효소(phosphatase)가 라민에서 인산기를 제거하며, 탈인산화된 라민은 다시 서로 결합하여 핵막 안쪽에 그물망 구조를 재형성하고, 핵막 소포들이 융합하여 새로운 딸세포 핵막을 만듭니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 염기 서열의 염기는 분자인건가요??
안녕하세요. 네, 맞습니다. DNA/RNA와 같은 핵산에서 말하는 ‘염기(Base)’는 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 티민(T, DNA), 유라실(U, RNA) 등을 말하는데요, 화학적으로 각 염기는 하나의 분자이며 따라서 염기는 개별 분자라고 이해하면 맞습니다. 이때 DNA 이중나선에서는 염기쌍(base pair) 가 형성되는데요, 아데닌(A) ↔ 티민(T), 구아닌(G) ↔ 사이토신(C)처럼 수소결합(hydrogen bond) 으로 서로 연결되며 수소결합은 분자끼리의 결합이므로, 서로 다른 염기 분자가 결합한 구조가 됩니다. 즉, DNA에서 염기는 수소결합으로 연결된 독립된 분자라고 볼 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 간보다 근육에 더 많은 글리코겐이 저장되는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.네, 동물세포에서는 간과 근육에 포도당이 글리코겐의 형태로 저장이 되는데요, 말씀하신 것처럼 글리코겐(Glycogen) 은 포도당을 저장하는 형태로, 간과 근육에 주로 존재하지만, 저장 용량과 기능이 다릅니다. 우선 간의 글리코겐의 기능은 혈당 유지인데요, 간은 혈액 속 포도당 농도를 일정하게 유지하는 역할을 하며 간세포 내 글리코겐은 전신 에너지원으로 활용됩니다. 저장 용량은 체중 1kg당 약 80~100g 정도이며 필요 시 혈류로 포도당 방출 가능합니다. 반면 근육의 글리코겐은 근육 자체 에너지원인데요, 근육은 운동할 때 즉시 사용할 포도당이 필요하며 글리코겐은 근육 세포 안에서만 사용 가능하며, 혈액으로 방출되지 않습니다. 저장 용량은 근육량에 따라 다르지만 체중 1kg당 약 300~400g 이상으로 간보다 훨씬 많고, 근육 내 ATP 생산과 지속적 운동에 직접적으로 사용됩니다. 왜 근육에 더 많이 저장되는가?하면 에너지 요구량 차이인데요, 근육은 운동 시 순간적으로 많은 에너지가 필요하며 따라서 근육 내에서 바로 쓸 수 있는 글리코겐이 많아야 효율적입니다. 반면에 간은 전신 혈당을 유지해야 하므로 글리코겐을 적정량만 저장하고, 근육은 자신의 에너지 용량을 최대화하는 쪽으로 글리코겐을 저장하는 것입니다. 또한 전체 체중 대비 근육량이 간보다 많기 때문에 총 글리코겐 양이 근육에서 더 큽니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 잠자리는 물이 깨끗한 환경에서만 잘 자란다고 하는데, 왜 그런가요?
안녕하세요.말씀하신 것처럼 잠자리류(잠자리·실잠자리 등)는 물환경에 매우 민감한 곤충인데요, 특히 유충시기에 깨끗한 물이 필요하며, 이것이 잠자리 생태에서 중요한 이유입니다. 우선 잠자리 유충은 물속에서 1~5년 정도 생활하는데요, 유충은 아가미 대신 삼출형 호흡기를 사용해 산소를 흡수하거나, 아가미 주변을 통해 물속 산소를 직접 흡수합니다. 오염된 물은 용존 산소량이 낮거나, 유해 물질(NH₃, 중금속 등)이 많아 유충 생존률을 떨어뜨리는데요, 유충은 작은 수서곤충, 미소동물, 유충류를 잡아먹고 성장하며 오염된 물에서는 먹이가 부족하거나, 먹이 자체가 스트레스를 받거나 독성을 띄게 되어 성장에 방해가 됩니다. 이때 성체 잠자리는 깨끗한 물에 알을 낳는데요, 탁하거나 오염된 물에 산란하면 유충이 자라지 못해 다음 세대 유지가 어려워집니다. 또한 잠자리는 생태 지표종(bioindicator)으로도 유명한데요, 수질이 조금만 나빠져도 유충의 발생률이 떨어지고, 성체 개체수 감소로 이어지며 따라서 잠자리가 많은 하천·연못은 일반적으로 수질이 좋은 곳이라는 신호가 됩니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 공룡은 대체적으로 얼마나 오래살았나요
안녕하세요.공룡의 수명은 종(species)과 체구에 따라 크게 달랐는데요, 사람처럼 모두 비슷한 수명을 가진 것은 아니며, 화석 연구와 뼈 성장 분석을 통해 추정됩니다. 콤프소그나투스, 벨로시랩터 같은 소형 육식공룡의 경우 체구가 작고 빠르게 성장하는 종은 5~15년 정도로 추정되며 포유류나 조류와 비슷한 생리 속도로 성장했으며, 빨리 성체가 되었습니다. 트리케라톱스, 이구아노돈 같은 초식·중형 공룡은 성장 속도가 느리고 몸집이 커서 20~50년 정도 생존 가능하며 나이테 같은 뼈 구조 분석(bone histology)으로 성체 성장 속도와 수명을 추정됩니다. 티라노사우루스, 브라키오사우루스 같은 거대 공룡은 몸집이 매우 크고 성장 속도가 느려서 70~100년 이상 살았을 가능성이 제시되었는데, 특히 장수한 개체는 골격 성장판과 나이테 분석을 통해 100년 가까이 생존했을 수 있습니다. 사람 평균 수명은 현대 기준 약 70~80년인데요, 따라서 소형 공룡은 사람보다 짧고 대형 공룡은 사람보다 오래 살 수 있었습니다. 즉, 체구가 크고 성장 속도가 느린 공룡일수록 장수라는 일반적인 생리학적 법칙이 적용됩니다.
생물·생명
Q. 닭살 ? 돋는 이유와 기전이 궁급합니다
안녕하세요.네, 춥거나 소름이 돋았을 때 닭살이 돋는 것을 경험해볼 수 있는데요, 말씀하신 닭살이 돋는 현상은 의학적으로 모발근 수축(모근 수축, piloerection)이라고 부르며,이는 추운 상황에서는 체온을 보존하려는 반응으로 볼 수 있고 공포·놀란 상황에서는 교감신경 자극에 따른 스트레스 반응으로 볼 수 있습니다. 생리적인 원리는 교감신경 활성화인데요, 추위나 놀람 자극이 뇌에서 감지되면 교감신경계(Sympathetic nervous system)가 활성화되는데, 교감신경은 자율신경계 중 하나로, 스트레스나 위기 상황에서 신체를 즉시 반응시키는 역할을 합니다. 또한 교감신경 말단에서 방출된 노르에피네프린이 모낭 근육(수축근, arrector pili muscle) 에 작용하는데, 모낭 근육이 수축하면서 털이 똑바로 서게 되고, 이 과정이 바로 우리가 보는 “닭살” 현상입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 여름 철새인 뻐꾸기는 겨울에는 어디로 가나요?
안녕하세요.말씀하신 것처럼 뻐꾸기는 우리나라에서는 여름철에 번식하는 여름철새인데요, 겨울철에는 남쪽으로 이동하는 철새 이동성을 가진 조류입니다. 한국에서 번식한 뻐꾸기는 겨울철이 되면 남쪽으로 이동하는데요 주로 동남아시아(인도차이나 반도, 태국, 베트남, 말레이시아 등)와 남아시아 일부 지역에서 겨울을 보내며 겨울에는 한국처럼 번식 활동을 하지 않고, 먹이인 곤충을 찾아 이동하며 생존합니다. 즉 열대·아열대 지역의 따뜻한 환경에서 겨울을 보내며 에너지를 보충합니다. 이러한 뻐꾸기는 우리나라 남부에서 남아시아까지 이동할 경우 수천 km 이상을 날아가는 장거리 이동 철새인데요, 이동 시에는 단독 혹은 소규모 그룹으로 움직이는 경우가 많습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 하늘다람쥐는 왜 멸종 위기종인가요?
안녕하세요.질문주신 하늘다람쥐는 다람쥐류와 비슷한 설치류지만, 현재 우리나라에서는 천연기념물(제328호)이자 멸종위기 야생생물 II급으로 지정되어 있는데요, 겉보기에는 번식력이 있는 소형 설치류이지만 멸종 위기에 놓여있는 이유는 서식지 파괴와 관련있습니다. 하늘다람쥐는 큰 나무 구멍이나 오래된 숲의 수관을 보금자리로 삼는데요, 그러나 산림 개발, 도로 개설, 농경지 확장 등으로 인해 울창한 활엽수림과 큰 나무가 줄어들면서 보금자리 자체가 크게 감소했으며 특히 도시화와 산림 단절이 큰 위협으로 작용합니다. 또한 일반 다람쥐는 다양한 환경에 적응할 수 있지만, 하늘다람쥐는 밤에 활동하고 나무 사이를 활공하는 습성 때문에 숲의 연속성이 꼭 필요한데요, 즉 숲이 단절되면 이동이 어려워지고 먹이와 짝짓기 기회가 줄어듭니다. 게다가 설치류 치고는 번식 속도가 빠른 편이 아닌데요, 보통 한 번에 2~4마리 정도 새끼를 낳고, 안정된 보금자리가 필요하기 때문에 개체군 회복 속도가 느립니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 모기는 실제로 O형을 좋아하나요??
안녕하세요.네, 모기는 실제로 선호하는 혈액이 있다고 알려져 있는데요, 흔히 “모기는 O형을 잘 문다”라는 이야기가 있는데, 실제 연구에서도 어느 정도 과학적 근거가 있는 것으로 알려져 있습니다. 일본의 한 연구에서는 O형 사람의 팔에 모기가 앉는 비율이 다른 혈액형보다 약 2배 높다는 결과가 보고된 바 있는데요, 이유는 혈액형에 따른 당단백질 분비 차이와 관련 있습니다. 일부 사람은 자신의 혈액형 항원(A, B, O형 관련 물질)을 땀이나 피부 분비물로 배출하는데, 이를 모기가 인식할 수 있는데요,이때 O형 분비자는 피부에서 특정 화학물질이 더 잘 드러나 모기를 끌어들일 가능성이 있습니다. 하지만 혈액형 외에도 중요한 요인들이 몇 가지 존재하는데요, 우선 이산화탄소 배출량입니다. 모기는 우리가 내쉬는 숨 속 CO₂ 를 주요 신호로 인식하는데 숨이 가쁘거나, 체격이 큰 사람일수록 CO₂ 배출량이 많아 모기에 잘 물립니다. 또한 땀 속 젖산(lactic acid), 암모니아, 지방산 등은 모기를 유인하는 신호물질인데요 따라서 운동 후, 땀이 많은 부위, 발 등이 특히 잘 물립니다. 이외에도 피부 표면에 사는 세균 종류와 분포가 사람마다 달라, 어떤 사람은 더 강한 냄새 신호를 내어 모기를 끌어들이는데요 임신부, 알코올 섭취 후 사람도 모기에 더 잘 물린다는 보고가 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 생각 보다 우리나라에 기온이 올라가면서 주의해야 할 바다생물이 있을까요?
안녕하세요.네, 지구온난화로 인해 기온이 상승하면서 해양생태계에도 많은 변화가 나타나고 있는데요, 실제로 우리나라 주변 해역도 해수 온도가 오르면서 열대·아열대성 해양생물이 점차 북상하고 있습니다. 예전에는 남해·제주에서만 볼 수 있던 종들이 이제는 서해, 동해에서도 발견되고 있는데요, 휴가철 해수욕장에서 무심코 만졌다가 큰 사고로 이어질 수 있는 경우도 있습니다. 대표적으로 위험한 생명체는 해파리류인데요 그중에서도 노무라입깃해파리는 여름철 동중국해에서 북상하여우리나라 전 해역 출현하는 해파리인데, 길이가 수 m에 이르며 촉수에 강한 독성이 있기 때문에 접촉 시 심한 통증·피부 발진·드물게 호흡곤란을 겪을 수 있으므로 주의가 필요합니다. 감사합니다.