안녕하세요. 김채원 전문가입니다.
생물·생명
Q. 전기뱀장어는 실제로 전기를 배출하는걸로 아는데 어떻게 전기를 배출할 수 있는건가요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.전기뱀장어는 전기 기관을 가지고 있는데, 보통 세 쌍의 주요 전기 기관을 가지고 있습니다: 메인 전기 기관, 사첼 기관, 그리고 헌터 기관이라고 불리웁니다. 이 기관들은 전기뱀장어의 몸의 대부분을 차지하고 있고 특히 꼬리 부분에 집중되어 있습니다. 전기 기관은 전기판이라 불리는 수천 개의 전기세포로 이루어져 있고 이 전기세포들은 전기 신호를 생성하고 전달하는 역할을 합니다. 전기세포는 전기적으로 활성화될 때 전위차를 발생시키는데, 이것이 모여 강력한 전기 충격을 만들어냅니다.그리고 전기뱀장어는 뇌에서 전기 신호를 보내 전기세포를 활성화시키는데, 이 신호는 척수를 통해 전기 기관으로 전달됩니다. 전기세포는 신경 자극에 반응하여 일시적으로 전하를 생성하고, 이를 통해 전기 신호를 발생시킵니다. 수천 개의 전기세포가 동시에 활성화되기때문에 이들이 생성하는 전하가 합쳐져 강력한 전기 충격을 만들어냅니다. 이 전기 충격은 건전지 여러개를 직렬로 붙여서 방출하는것과 비슷하기 때문에 최고 600볼트에 달할 수 있고 작은 물고기나 포식자를 마비시키거나 쫒아내는데 충분한 강도입니다.이러한 전기 방출은 작은 물고기나 무척추동물을 사냥할 때 전기 충격을 사용하여 먹이를 기절시키거나 죽이고 포식자로부터 자신을 보호하기 위해 강력한 전기 충격을 방출합니다.즉, 전기뱀장어는 전기 기관과 전기세포의 특수한 구조를 통해 전기를 생성하고 방출할 수 있고 전기 신호의 전달과 전하의 축적 과정을 이용하여 주로 사냥과 방어 목적으로 사용됩니다.
생물·생명
Q. 뼈가 부러져도 다시 붙는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.사람의 뼈는 재생 능력을 가지고 있어서 부러지거나 금이 가더라도 다시 붙는 능력을 갖추고 있습니다. 이 과정은 체내의 다양한 세포와 생물학적 메커니즘에 의해 이루어지고 뼈가 다시 붙는 원리는 크게 네 가지 단계로 나누어 설명할 수 있습니다.첫 번째 단계는 혈종 형성 단계입니다. 뼈가 부러지면 즉시 혈관이 파열되고 출혈이 발생하여 골절 부위에 혈액이 모이게 됩니다. 이 혈액은 혈종을 형성하고, 이는 일종의 혈액 응고물로서 부러진 뼈의 두 부분을 감싸며 초기 지지 구조를 만들어 냅니다. 이 단계에서 혈액 속의 혈소판과 다양한 성장 인자가 분비되어 치유 과정을 시작합니다. 이 과정은 대개 부상 후 첫 몇 시간에서 며칠 사이에 발생합니다.두 번째 단계는 연골 가골 형성 단계입니다. 혈종이 형성된 후, 골절 부위에 새로운 세포가 모여들어 연골과 같은 유연한 조직을 형성합니다. 이를 연골 가골이라고 부릅니다. 연골 가골은 일시적인 구조물로서 뼈의 두 부분을 연결하는 역할을 하고 주로 섬유아세포와 연골 세포에 의해 형성됩니다. 이 단계에서 형성된 연골 가골은 시간이 지남에 따라 서서히 경화되어 뼈와 비슷한 성질을 갖게 됩니다.세 번째 단계는 골 가골 형성 단계입니다. 연골 가골이 형성된 후, 이를 대신하여 진짜 뼈 조직으로 바뀌는 과정이 시작됩니다. 이 과정은 골화라고 불리고 연골 가골이 점차적으로 실제 뼈 조직으로 대체됩니다. 이때 골아세포라는 뼈 형성 세포가 중요한 역할을 하여 새로운 뼈 기질을 분비하고, 이를 통해 단단한 골 가골이 형성됩니다. 이 과정은 몇 주에서 몇 개월에 걸쳐 진행되며, 골절 부위가 점차 강한 뼈로 대체됩니다.마지막 단계는 뼈 재형성 단계입니다. 골 가골이 형성된 후, 뼈는 원래의 형태와 강도를 회복하기 위해 재형성 과정을 거칩니다. 이 과정에서는 골아세포와 골흡수세포가 협력하여 뼈 조직을 재구성합니다. 골아세포는 새로운 뼈 조직을 생성하고, 골흡수세포는 불필요한 뼈 조직을 제거하여 뼈의 구조를 최적화합니다. 이 재형성 단계는 수개월에서 수년까지 걸릴 수 있고 최종적으로 뼈는 원래의 강도와 유사한 수준으로 회복됩니다.이 네 가지 단계를 통해 뼈가 다시 붙을 수 있습니다. 뼈의 치유 과정은 나이, 건강 상태, 골절의 위치와 심각도에 따라 다를 수 있습니다.
생물·생명
Q. 술마시고 다음날 숙취는 왜 느껴지는건가요
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.일단 숙취는 과도한 음주 후에 경험하는 불쾌한 증상들을 총칭하는 말이라고 합니다. 숙취가 발생하는 이유는 생체적 및 화학적 과정의 결과로 발생한다고 합니다. 먼저 술을 마시면 알코올이 체내에 흡수되어 간에서 해독 과정을 거치는데, 이 과정에서 여러 가지 부산물이 생성됩니다. 알코올이 간에서 대사될 때, 첫 번째로 알코올 탈수소효소라는 효소에 의해 아세트알데히드로 변환됩니다. 아세트알데히드는 독성이 매우 강한 물질이기 때문에 숙취의 주요 원인 중 하나로 알려져 있습니다. 이후 아세트알데히드는 아세트알데히드 탈수소효소에 의해 아세트산으로 변환되고 최종적으로 물과 이산화탄소로 분해되어 배출됩니다.그러나 과도한 음주 시에는 간이 이 과정을 빠르게 수행하지 못해 아세트알데히드가 체내에 축적됩니다. 아세트알데히드는 두통, 메스꺼움, 구토 등의 숙취 증상을 유발합니다. 그리고 알코올은 체내의 수분과 전해질 균형을 깨뜨려 탈수를 일으키고 이는 두통과 피로를 더욱 악화시킵니다. 알코올이 항이뇨호르몬의 분비를 억제하여 소변량을 증가시키기 때문입니다.또한, 알코올은 위와 장의 점막을 자극하여 염증을 일으킬 수 있습니다. 이는 메스꺼움과 위장 불편감의 원인이 될 수 있다고 합니다. 알코올 섭취는 또한 혈당 수치를 낮출 수 있고 이는 피로와 기분 변화를 초래할 수 있습니다. 게다가, 숙취 중 느끼는 두통은 알코올이 혈관을 확장시키고 염증 반응을 유발하기 때문에 발생합니다. 이 외에도 알코올은 수면의 질을 저하시켜 충분한 휴식을 취하지 못하게 하고 이로 인해 피로와 인지 기능 저하가 나타날 수 있습니다.그리고 숙취 증상은 개개인의 유전적 요인과 건강 상태에 따라 다를 수 있는데, 일부 사람들은 아세트알데히드를 분해하는 효소가 덜 활발하게 작용하여 더 심한 숙취를 경험할 수 있습니다. 또한, 음주 중 섭취한 다른 물질들, 예를 들어 다양한 화학 첨가물이나 다른 음료와 혼합된 술도 숙취 증상을 악화시킬 수 있습니다.이렇게 숙취는 알코올 섭취로 인해 발생하는 복합적인 생리적 변화와 독성 물질의 축적, 탈수, 혈당 변화 및 염증 반응 등이 원인이 되어 발생합니다. 이러한 메커니즘들을 잘 알고있으면 숙취를 예방하거나 완화하기 위한 방법들을 더욱 효과적으로 찾아낼 수 있습니다.
생물·생명
Q. 졸음이 올 때 하품이 나오는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.하품은 졸음이 올 때 자연스럽게 나타나는 현상으로, 사람뿐만 아니라 고양이 같은 반려동물에서도 관찰됩니다. 이 현상은 왜 발생하는지에 대한 과학적인 설명은 여러 가지가 있고 가장 일반적으로 받아들여지는 이론은 생리학적, 심리학적, 사회적 요인들이 복합적 작용이라는 것입니다.먼저 생리학적 관점에서 하품은 뇌의 산소 공급을 늘리고 체온을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 우리가 피곤하거나 졸릴 때, 뇌 활동이 감소하면서 산소 공급이 줄어들게 됩니다. 이때 하품을 통해 더 많은 산소를 흡입하고 이산화탄소를 배출함으로써, 뇌에 산소를 공급하고 각성 상태를 유지하려는 것입니다. 또한, 하품은 뇌의 온도를 낮추는 데도 기여하는데, 이는 피로와 졸음 상태에서 뇌의 과열을 방지하는 데 도움이 됩니다.두 번째로 심리학적 관점에서는 하품이 긴장 상태를 완화하고 이완을 촉진하는 역할을 한다고 볼 수 있습니다. 긴장된 상황이나 스트레스를 받는 환경에서 하품은 일종의 신체적 반응으로 나타나고 몸을 이완시키고 스트레스를 해소하려는 시도로 해석될 수 있습니다. 예를 들어, 시험 전이나 중요한 발표를 앞두고 하품이 나오는 경험을 한 사람들이 많습니다. 이는 하품이 단순한 졸음 신호뿐만 아니라, 심리적 긴장 완화에도 도움이 된다는 것을 보여줍니다.세 번째로 사회적 요인 역시 하품의 빈도와 발생에 영향을 미칩니다. 하품은 전염성이 강한 행동으로, 한 사람이 하품을 하면 주변 사람들도 따라 하품을 하게 되는 경우가 많습니다. 이는 인간과 동물 모두에서 관찰되며, 사회적 유대감을 강화하고 집단 내에서의 동조 행동을 촉진하는 역할을 합니다. 예를 들어, 무리 생활을 하는 동물들은 함께 하품을 하며 서로의 상태를 공유하고, 이를 통해 집단의 생존과 협력에 기여할 수 있습니다.마지막으로 하품은 진화적으로 중요한 생존 메커니즘으로 발전해왔을 가능성이 있다고합니다. 하품을 통해 체온과 산소 수준을 조절하고, 스트레스를 완화하며, 사회적 유대감을 강화함으로써, 하품은 개인과 집단의 생존과 적응에 중요한 역할을 합니다. 이러한 다양한 요인들이 복합적으로 작용하고 졸음이 올 때 자연스럽게 하품을 하게 되는 것입니다.
생물·생명
Q. 꽃이 향을 낼 수 있는 이유,원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.꽃들은 향을 통해 벌, 나비, 새와 같은 수분 매개자를 유인하여 자신의 꽃가루를 다른 꽃으로 운반하게 합니다. 이 과정을 통해 꽃들은 유전적 다양성을 확보하고 종족을 번성시킬 수 있습니다. 향기는 꽃의 특별한 세포에서 생성되는 화학 물질에 의해 만들어지고 이러한 화학 물질을 휘발성 유기화합물(VOCs)라고 부릅니다.VOCs는 꽃의 세포 내에서 특정 효소에 의해 생성되는데, 이 효소들은 다양한 화학 반응을 촉매하여 향기를 생성하는 분자를 만듭니다. 가장 흔한 VOC로는 터페노이드, 페닐프로파노이드, 벤젠 유도체 등이 있습니다. 터페노이드는 흔히 소나무 향기에서 나는 물질로, 꽃에서는 장미의 달콤한 향기를 만드는 데 기여하고, 페닐프로파노이드는 다양한 향기의 기초가 되는 화합물로, 신경계를 자극하여 기억과 감정을 불러일으킨다고 합니다. 이러한 VOCs는 세포에서 생성된 후 공기로 방출되어 수분 매개자가 꽃을 찾아오게 합니다.각각의 꽃은 유전자에 따라 고유의 VOC 조합을 만들어내어 특정 향기를 발산합니다. 예를 들어, 라벤더는 주로 리날룰과 리나릴 아세테이트를 포함하고 특유의 향을 만들어낸다고 합니다. 이러한 화합물은 꽃의 특정 분비 구조, 즉 밀도높은 분비선이나 표피 세포에서 생성되고 방출됩니다. 이 과정은 주로 개화기의 특정 시간에 집중되고 이는 수분 매개자들이 가장 활발히 활동하는 시간대와 일치한다고 합니다.향기의 생성은 또한 환경적으로 영향을 받습니다. 예를 들어, 온도, 습도, 빛의 강도는 꽃의 향기 분자 생산과 방출에 영향을 미칠 수 있다고 합니다. 따뜻한 온도는 VOC의 휘발성을 높여 더 강한 향기를 발산하게 하고 높은 습도는 향기 분자의 확산을 증가시킵니다. 그리고 빛은 특정 효소의 활성을 조절하여 향기 생성에 중요한 역할을 합니다. 이러한 환경 요인과 유전적 요인이 상호 작용하여 꽃의 독특한 향기를 만들어냅니다.정리하면 꽃이 향을 내는 이유는 주로 수분 매개자를 유인하기 위한 것이고 이는 꽃의 세포에서 생성된 다양한 VOC에 의해 이루어집니다. 각 꽃은 유전자와 환경의 영향을 받아 고유의 향기를 만들어내고 이를 통해 자신의 생존과 번영을 이룰 수 있습니다.