안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 식물의 생장과 관련하여 질문 드립니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.뿌리의 수분 흡수물이 토양에서 식물체로 이동하고, 식물체에서 대기로 이동할 때 매우 다양한 매질을 경유하게 되며, 물의 이동기구도 매질의 종류에 따라 달라지게 됩니다. 아포플라스트와 심플라스트 경로는 서로 분리되어 있는 것이 아닙니다. 아포플라스트 공간의 물과 심플라스트와 액포의 물은 일정하게 평형을 이루며 세포막과 액포막을 통하여 끊임없이 교환됩니다. 물이 피층을 통과할 때에는 두 가지 경로를 다 함꼐 이용합니다. 먼저 아포플라스트를 살펴보겠습니다. 아포플라스트는 어느 막도 통과하지 않고 식물의 죽어 있는 부위인 세포벽과 세포간극을 통하여 수분과 용질을 한 세포에서 다른 세포로 이동시키는 것입니다. 아포플라스트를 통한 물의 이동은 카스파리대에 의하여 방해를 받습니다. 카스파리대는 내피에서 왁스와 비슷한 소수성 물질인 수베린이 세포벽에 집적되어진 환상의 띠입니다. 피층 조직은 세포배열이 느슨하여 심플라스트보다는 아포플라스트 경로를 더 많이 택하는 것으로 보입니다. 심플라스트는 원형질연락사를 통하여 살아 있는 부위로 계속하여 연결된 세포질을 통하여 세포에서 세포로 수분이나 용질을 운반시키는 것입니다. 근모에서 흡수된 수분은 주로 심플라스트 결로를 통하여 흡수됩니다. 막횡단경로는 아포플라스트와 심플라스트 경로 외의 경로를 말하는 것입니다. 수분이 세포의 한 면으로 들어가 다른 면으로 나오고 이것이 반복되면서 이어지는 일련의 이동경로를 말합니다.수분 이동순서뿌리의 표면과 토양 간의 긴밀한 접촉은 근모가 토양 속으로 생장함에 따라 뿌리의 표면적을 크게 넓힘으로써 극대화됩니다. 뿌리 끝 부분의 생장점과 근관은 수분을 거의 흡수하지 않으며, 근모대를 지나 위로 올라갈수록 목질화가 진행되어 수분흡수가 제한됩니다. 뿌리의 인지질이중층은 근모의 느슨한 세포벽과 세포막의 인지질이중층을 확산운동으로 침투해 들어갑니다. 또한 뿌리의 막단백질에서 일부 수분은 세포막의 내재성 단백질인 아쿠아포린을 통하여 집단류로 들어가기도 합니다. 이때 아쿠아포린이란 일종의 막단백질로서 매우 높은 투수성을 지니고 있는 단백질입니다. 아쿠아포린 채널은 지질2중층보다 물을 비선택적으로 매우 빠르게 확산시켜 식물세포로 물의 이동을 쉽게 도우며 물분자가 식물세포 원형질막의 지질2중층을 통과하는 것은 아쿠아포린에 의한 것입니다. 세포벽과 세포벽 사이의 공간으로 침투해서 들어가는 수분도 있습니다. 일반적으로 뿌리세포의 세포액은 토양욕액보다 더 짙으므로 세포액의 삼투퍼텐셜은 토양용액의 삼투퍼텐셜보다 더 낮게 된다. 근모는 물을 흡수함에 따라 팽만상태 유지 -> 수분퍼텐셜 구배에 따라 피층세포로 이동 -> 인접 피층세포 -> 내피의 통도세포 -> 내초 세포 -> 물관부로 이동
Q. 밥먹을 때 물을 제외한 음료를 마셔도 될까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.먼저, 주스, 음료수는 우리 위에더 많은 부담을 줍니다.주스나 음료수를 섭취하면위산이 이들을 분해하여소화 시켜야 하기 때문입니다.같은 이유로 우리는 식사 전이나식사 도중, 식사 후에주스, 음료수 마시는 것을권장하지 않습니다.물 또한 많이 마시면소화액을 희석시키기 되어물이나 음료수 없이식사하는 것이 제일좋은 방법입니다.
Q. 초식동물은 어떻게 풀만 먹고 단백질을 형성하는지 신기합니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.코끼리는 대표적인 초식동물로 식물성먹이만 먹는다. 그럼에도 온 몸이 근육과 지방으로 가득 채워져 있다. 식물에는 세포벽이 있는데 이는 동물의 골격과 같은 역할을 한다. 세포벽은 식물형태를 유지하기 때문에 단단하고 질긴 구조물로 형성돼 있다. 이러한 구조를 셀룰로오스라고 하는데 흔히 ‘섬유질’이라 부른다. 섬유질은 너무 단단하기 때문에 사람은 섬유질을 소화할 수 없다. 하지만 초식동물은 섬유질까지 소화해 에너지원으로 이용한다. 섬유질의 주성분은 탄수화물이기 때문에 초식동물은 이를 섭취해 결국 지방으로 전환한다.셀룰로오스 → 탄수화물 → 지방코끼리, 하마, 소사람과 다르게 초식동물에게는 "셀룰로오스"를 분해 할수있는 효소가 있습니다. 그래서 풀에 분해가 가능해 영양분을 몸으로 흡수가 가능한 것입니다. 이렇게 풀을 분해해 탄수화물을 얻고 그리고 탄수화물은 지방으로 전환되는 것입니다. 식물은 초식동물에게 먹히지 않기 위해 셀룰로오스(포도당으로 된 단순 다당류의 하나로 고등 식물이나 조류 세포막의 주성분) 세포벽을 만든다. 이런 세포벽은 동물에게 열기 힘든 금고와 같아서 웬만해서는 분해할 수 없다. 분해할 수 없으니 소화시킬 수 없다. 그래서 초식동물도 직접 소화시키지 못하고 일단 씹은 다음, 넘겨서 장내 미생물의 힘을 빌린다. 그럼에도 시간이 꽤 걸린다. 초식동물의 창자가 크고 긴 이유, 더 나아가 덩치가 클 수밖에 없는 이유다. 반추동물 "되새김질" - 소, 양, 사슴, 기린반추동물에 속하는 초식동물의 첫 번째 위인 ‘반추위’에는 많은 양의 공생미생물이 서식한다. 미생물들은 반추동물의 위 속에 살면서 식물성 먹이를 발효·소화하는데 도움을 준다. 게다가 동물성미생물들까지 소화시키면서 중요한 단백질공급원으로 이용된다. 별도로 단백질을 먹지 않지만 단백질이 섭취되는 것이다. 여러개의 위를 가지고 있는 동물을 일명 "반추동물"이라고 합니다. 대표적인 동물로는 소, 양, 기린이 있습니다. 잡식동물인 사람은 동물성과 식물성을 골고루 먹는 것이 맞다. 즉 사람이 풀만 먹는다고 코끼리처럼 될 수 없다.
Q. 개와 늑대는 같은 조상을 가지고 있나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.늑대와 개는 모두 개과에 속하는 동물로 매우 비슷한 모습을 하고 있다. 하지만 늑대는 꼬리를 항상 밑으로 늘어뜨리고 있는데 꼬리를 위로 향하지 않는 것이 개와 다른 점이다. 이렇게 늑대와 개는 비슷한듯 하면서도 다르다.그래서인지 개가 늑대에서 갈라져 나온 분류라고 생각하는 경우가 종종 있다. 사실 개는 두개골이나 치아의 구조를 보면 혼합된 것은 아니다. 때문에 조상이라고 일컫는 이리나 자칼 중의 어느 것에서 생긴 것이라고도 여겨지지 않는다.그렇다면 언제부터 인류는 늑대를 개로 길렀을까. 이는 1만 8000년 이전의 유럽에 살던 수렵채집민들이 시작했을 것으로 보인다. 물론 지금까지 그 시기와 지역에 관해서는 논란이 그치지 않고 있지만, 가장 일반적인 사실은 개가 늑대로부터 진화했다는 것이다.탈만(O. Thalmann) 핀란드 투르쿠대학(University of Truku) 박사를 비롯한 국제 공동 연구팀은 고대와 현대의 개 및 늑대들로부터 채취한 DNA 분석을 통해 늑대가 최소한 1만 8000년 전부터 개처럼 길들여졌다는 내용을 학술지 ‘사이언스'(Science)를 통해 발표했다. 이번 연구는 고고학 자료와도 일치하는 것으로 나타났다.
Q. 휴대폰 무선충전, 어떻게 가능한건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.회로가 교류로 진동하면서 자기장을 발생하는데, 무선으로 에너지를 전달하기 위해 자기장을 이용한다고 한다. 또한 충전하는 기기 속에는 자기장을 수신할 수 있는 부품이 있다고 한다