줄기세포 연구 및 신약 개발업 전문가 안근호 입니다.
생물·생명
Q. 병원체에 관한 코흐의 원칙이라는게 뭔가요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.코흐의 원칙(Koch's postulates)은 독일의 의학자 로베르트 코흐가 감염병의 원인균을 밝히기 위해19세기 말에 제시한 4가지 기준입니다.이 원칙은 특정 미생물이 특정 질병의 원임임을 증명하는데 사용되며,현대 미생물학의 기초가 된 이론이라고 볼 수 있습니다.4가지 원칙은, 첫 번째로 질병을 앓고 있는 환자나 동물에서 병원체가 반드시 검출되어야 된다는 원칙으로 질병의 원인균이 질병에 걸린 개체 내에 존재해야 된다는 것을 의미하고두 번째는 질병을 앓고 있는 환자나 동물에서 분리하여 순수 배양할 수 있어야 된다는 점세 번째는 분리한 병원체를 건강한 실험 동물에 접종하면 동일한 질병이 걸려야 된다는 점네 번째는 실험으로 감염시킨 동물에서 동일한 병원체가 다시 분리되어야 하고,그 병원체는 처음과 동일해야 된다는 점이 있습니다.이러한 코흐의 원칙은 감염병의 원인을 규명하는데 중요한 역할을 하였고탄저병, 결핵, 콜렐여러 질병의 원인균을 밝히는데 기여했습니다.다만, 모든 감염병에 적용할 수 있는 것은 아니라는 점에서 코흐의 원칙을 바탕으로 하여 변형된 이론들이 나오며 발전된 방법들을 사용하고 있습니다.코흐의 원칙이 적용되지 않는 예시로, 일부 바이러스나 특정 세균, 곰팡이 등은 실험실에서 배양이 어려운 종도 있고특정 종에서만 감염되는 종들의 경우는 다른 동식물로 감염이 되지 않는 종도 있다는 점입니다.그 외에도 무증상 감염이나, 여러 병원균이 상호작용 하여 감염되는 경우, 유전적 변이 등이 있죠.따라서, 말씀해주신 식물학 중 식물병리학에서는 코흐의 원칙을 질병의 원인이 되는 유전자를 확인해보고 그 유전자를 가진 병원체가 질병을 일으키는 지 확인하는역 코흐의 원칙과 같은 이론으로 변형하여 확인하기도 합니다.결론적으로, 감염병 연구에서 코흐의 원칙은 매우 중요한 기반이 되는 이론이지만현대에는 유전체 분석, 분자생물학적 기법 등을 통해 더욱 발전된 방법들을 사용하고 있다고생각 해 주시면 될 것 같습니다.
생물·생명
Q. 낙타는왜 아무것도없는 척박한 사막에사나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.낙타가 사막에서 살고 있는 이유는, 간단히 설명드리면 살 수 있기 때문이라고 할 수 있습니다.낙타가 사막에서 살 수 있는 가장 큰 능력은다른 동물들에 비해 탁월한 수분 조절 능력을 갖고 있다는 점입니다.낙타의 등에 있는 지방으로 이루어진 혹은 에너지를 공급할 뿐아니라물이 부족할 때 대사과정을 통해 수분을 생성하는 역할을 하며소변과 배설물을 농축하여 수분손실이 최소화된 배설을 할 수 있습니다.또한, 한번에 많은 양의 물을 섭취할 수 있어서 오랜 기간 물이 없어도 생존이 가능하죠.뿐만 아니라, 두꺼운 털과 피부는 뜨거운 햇볕으로 부터 몸을 보호하거나,밤의 추위로부터 체온을 유지하는데 탁월하고넓은 온도 범위의 체온 조절 기능이 있어 에너지 소비를 줄이고 수분손실을 최소화 할 수 있습니다.그 외에도 모래위를 걷기 적합한 넓적한 발, 모래로부터 보호가능한 긴 눈썹,다른 동물들은 먹지 못하는 거친 식물들도 섭취가능한 먹이 섭취능력 등이 극한의 환경인 사막에서도 생존을 가능하게 해줍니다.그리고, 낙타 개인의 능력 뿐만 아니라사막에는 다른 환경에 비해 먹이 경쟁을 할 동물이나 포식자가 적어 많이 이동하거나, 경계에 에너지를 소모하지 않아도 되죠.이러한 이유 때문에, 낙타의 조상은 원래 북아메리카에 서식했지만먹이경쟁과 포식자를 피해 아시아와 아프리카로 이동했다고 알려져 있으며사막 환경에 맞춰 진화를 해 온 것이다 라고 생각하시면 될 것 같습니다.
생물·생명
Q. 사람이 죽으면 천국에 간다거나 아님 다른 세계로 간다는 얘기들이 있는데, 사실인가요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.학문쪽으로 질문을 하셨기 때문에, 학문을 기반으로 해서 답변을 드리도록 하겠습니다.먼저, 사후세계에 관련된 내용은 교회 뿐만 아니라 종교마다, 철학적 신념 마다 매우 다양하게 존재하고과학적으로 증명된 바는 없지만, 많은 문화권과 종교에서 다양한 사후세계관을 제시하고 있습니다.예를 들어, 기독교에서는 천국과 지옥, 교파에 따라 연옥 등 다양한 사후 세계가 존재한다고 하며이슬람교에서는 천국(잔나)과 지옥(자한남)이 알라의 심판에 따라 결정된다고 믿습니다.불교와 힌두교는 윤회와 해탈을 믿는 등 다양한 종교적 관점이 존재하고어느 분야에서는 철학적으로 육체가 소멸해도 영혼이 남는다는 영혼불멸설이나우주와 신이 하나이고, 죽음은 우주로 돌아가는 과정이라는 범신론적 관점 등이 있죠.이러한 현상들은 성경과 같은 문서나, 죽음에 가까운 사람들이 보고 경험하는 내용을 증거로 하며빛, 터널, 먼저 죽은 사람들과의 만남 등을 주장했다고 하죠.다만, 현재로서는 사후 세계를 과학적으로 증명하거나 부정하기는 어려운 상황입니다.과학은 객관적인 관찰과 실험을 통해서 얻어진 증거를 기반으로 하여자연 현상의 원리와 법칙을 설명하는 것을 목표로 하는 학문입니다.신앙은 개인의 믿음과 경험을 기반으로하고삶의 의미와 가치, 도덕적 지침을 제공하는 것을 목표로 하죠.두가지 영역은 서로 다른 영역에 속하고, 지구상에서 일어나는 모든 현상을 과학적으로 설명하는 것은 불가능 하기 때문에아닌 사람도 있지만, 과학자들이라도 신을 믿고 사후세계를 믿는 사람들은 존재합니다.맞다, 틀리다가 아닌 개인의 신념과 해석에 따라 다를 수 있는 부분이기 때문에 본인의 가치관과 철학에 따라 판단하시면 될 것 같습니다.
생물·생명
Q. 뇌의 활동이 뛰어난 인간외에도 동물들도 꿈을 꿀까요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.반려동물을 키우시면 아실 수 있지만 개나 고양이와 같은 애완동물들도 자다가 꿈때문에 깨서 낑낑대거나, 짖거나 하는 행위를 보실 수 있습니다.이는 많은 포유류들이 꿈을 꾸는것으로 알려져 있기 때문인데요.특히, 렘수면 단계에서 뇌파가 인간과 유사하게 나타나며, 이때 꿈을 꾸는게 가능성이 높다고 합니다.수면 연구의 선구자인 뇌과학자 미셸 주베 박사는 1950년대에 잠자는 고양이의 행동을 관찰하여고양이가 꿈을 꾼다는 증거를 제시하기도 했는데요.이러한 포유류 외에도, 금화조 같은 일부 조류들도 잠꼬대를 하거나노래를 부르는 등 꿈을 꾸는듯한 행동을 보인다고 합니다.뿐만 아니라 파충류 또한 렘수면을 경험하는 것으로 알려져 있으며무척추동물인 갑오징어도 렘수면을 경험하는 것으로 밝혀졌습니다.이렇듯 동물들의 수면상태를 포함하여, 다양한 동물에서의 뇌파를 분석하고인간과 유사한 활동들이 있는지를 연구하는 분야도 있으며꿈은 인간뿐 아니라 다양한 동물에서 나타나고, 뇌 활동과 밀접한 관계가 있다고 보시면 될 것 같습니다.
생물·생명
Q. 어떻게 같은 품종인데 지역에 따라서 다른 열매를 맺게 되나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.결론부터 말씀드리면, 같은 품종이라도 물과 토양의 차이로 인해 전혀 다른 열매가 맺을 수 있습니다.이는 식물의 생장과 열매 형성에 환경 요인이 매우 중요한 역할을 하기 때문인데요.수분이 부족한 환경에서는 열매의 크기가 작아지고, 당도가 떨어지며 심한 경우 열매가 금방 떨어질 수 있습니다.반대로 수분이 과도할 경우에는 뿌리가 썩거나, 열매가 갈라지거나, 병충해가 생기는 등의문제가 발생할 수 있죠.토양의 경우는 영양분, pH, 토양의 종류 등 다양한 원인에 의해서 영향을 받습니다.식물의 경우는 특정 pH에서 더 잘자라는 효과가 있을 수 있고, pH가 맞지 않으면 영양분의 흡수가 저해되어 열매의 맛과 색깔에 영향을 줄 수 있습니다.또한 토양 내 영양분의 함량은 열매의 크기, 맛, 영양 성분에 직접적인 영향을 미치며토양의 종류에 따라 수분과 양분의 보유력이 달라지기 때문에 같은 식물이라도 열매의 차이가 많이 날 수 있습니다.그 외에도 햇빛이 잘드는 곳과 아닌곳의 차이, 온도가 높은 지역과 낮은 지역에서의 차이병충이 많은곳과 적은 곳의 차이 등 다양한 원인에 의해서같은 품종의 식물을 재배하더라도 맛과 색, 영양분 등 차이가 많이 날 수 있으며환경요인을 적절하게 관리하는 노력이 중요하다고 보시면 될 것 같습니다.
생물·생명
Q. 횡격막 수축하는 이유 과학적으로 아직 발켜내지 못
안녕하세요. 안근호 박사입니다.횡격막 수축은 말씀하신대로 기본적인 원리는 밝혀져 있지만아직 세부적인 메커니즘은 밝혀지지 않은 부분이 남아있는 상황이고이는 연구에 어려운 몇가지 이유들이 존재합니다.먼저, 가장 큰 이유 중 하나는 횡격막의 수축은 호흡 중추의 다양하고 복잡한 신경 회로와 다른 여러 근육과의 상호 작용이 관여하기 때문입니다.또한 횡격막의 수축은 자율신경계에 의해 조절되는데, 자율신경계는 의식적인 통제가 어렵고복잡한 상호작용을 하기 때문에 연구에 어려움이 있습니다.그리고 횡격막은 흉강과 복강 사이에 위치하여 접근이 어렵고, 개개인에 따라 횡격막의 위치와 크기, 신경 분포 등이 다르기 때문에 일반적인 메커니즘을 밝히는데 어려움이 있습니다.실험을 통해 횡격막의 움직임을 측정하는 것도 어려움이 있구요.이러한 어려운 사항들을 개선한 연구의 방향으로서첨단 영상 기술을 활용한 방법들이 현재 연구에 응용되고 있으며신경 과학 연구 방법을 통해 횡격막 수축과 관련된 신경 활동을 분석하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
생물·생명
Q. 질소가스 자살 시 필요한 가스 양이 어떻게 되나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.먼저 말씀드릴 부분은, 자살 시 편하게 죽을 수 있다는 질문 자체에 대해실제 생각을 하고 있으신 부분이라면 다시 한번 생각하는 시간을 가졌으면 좋겠다는 의견부터 드리고순수한 호기심으로 질문하신것이라고 믿고 답변드리겠습니다.질소 가스는 일부 국가에서 안락사를 할 때 사용되는 방법입니다.질소는 무색, 무취의 비활성 기체로 고농도의 질소를 흡입하면체내 산소 농도가 급격하게 감소하여 저산소증을 유발하게 되고산소 부족으로 인해 빠르게 의식을 잃기 때문에 이론적으로는 고통을 느끼기 어렵다고 하며,일반적으로 90%이상의 고농도 질소가스를 사용하여 진행하다고 알려져 있습니다.저농도로 흡입시 극심한 고통을 느낄 수 있으며, 개인의 건강상태나 심리적 요인, 흡입속도 등 다양한 요인에 의해 복합적으로 작용할 수 있다고 합니다.사람의 경우는 대부분 나라에서는 안락사는 불법이지만, 스위스 일부지역에 한해서는엄격한 조건 하에 의사의 도움을 받는 경우 합법으로 인정되며동물의 경우는 가축의 인도적인 안락사 방법으로 일부 국가(미국 오클라호마 주 등)에서 합법적으로 사용하고 있습니다.
생물·생명
Q. 식물들이 평균기온 영하 63도의 조건에서 살아남을 수 있나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.먼저, 화성이 지구와 환경이 많이 다른 것은 사실입니다.그렇지만 태양계 내에서는 지구와 가장 유사한 환경을 가진 행성이라는 점은태양과의 거리가 지구와 비슷하다는 점, 암석형 행성이라는 점, 낮과 밤의 주기가 있다는 점 등의여러가지 측면을 종합적으로 고려한 결과 입니다.미래에는 인류가 언젠가 지구를 넘어 다른 행성으로도 진출할 수 있기 때문에가장 비슷한 화성을 먼저 목표로 연구가 진행되고 있다고 보시면 될 것 같습니다.그렇지만, 말씀하신대로 가장 유사한 화성조차 극복해야 되는 부분이 정말 많습니다.화성의 대기는 매우 희박하고, 대부분 이산화탄소로 이루어져 있다는 점평균온도는 매우 낮고, 일교차가 심하다는 점토양이 지구 성분과 다르며, 유해물질을 포함하고 있다는 점방사선 노출이 지구보다 훨씬 심하다는 점 등 말이죠.이러한 환경적 제약에도 불구하고, 여러 연구진들이 화성 토양에서 식물을 재배하기 위한 연구를 진행하고 있는데화성에 온실 또는 지하시설을 만들어 온도, 습도, 대기 조성을 조절하는 방안이나인공 조명으로 햇빛을 대체한다거나, 화성 토양에 유기물과 영양분을 첨가하여 비옥도를 높이거나방사선 차폐시설을 구축하는 등의 연구가 진행되고 있습니다.실제로 몇몇 실험에서 화성 토양과 유사한 환경을 만들어완두콩, 감자, 토마토와 같은 식물 재배를 시도하여 성공한 사례들도 있습니다.결론적으로, 화성에서의 식물 재배는 고려해야될 사항이 아주 많지만그럼에도 미래를 위한 투자로서 연구들이 진행되고 있으며첨단기술의 발전과 지속적인 연구로 식물 재배를 가능하게 하기 위한 노력들이 진행되고 있다고 보시면 될 것 같습니다.
생물·생명
Q. 사람의 임신기간은 대략280일로 압니다만 그럼 동물 중 가장 짧은 임신기간은 어떤동물인가요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.재미있게도 '임신'이라는 단어는 포유류의 생식 과정을 나타내는 단어 입니다.다른 종의 동물들은 해당이 안되죠.조류, 파충류는 알을 낳고, 어류는 알이나 새끼를 몸 밖으로 배출하기 때문에 '포란' '산란' '출산' 등의 단어를 사용합니다.말씀하신 임신 기간이 짧은 포유류는 대표적으로 쥐가 있습니다.쥐는 짧은 임신기간과 한 번에 많은 수의 새끼를 낳는다는 특징과인간과 유전적으로 많이 비슷하기 때문에, 실험용 동물로도 사용되죠.실험용으로 키우는 쥐(Mouse)들은 보통 19-21일 정도의 임신기간을 가지며조금 더 큰 실험 쥐인 랫드(Rat)는 약 22일 정도의 임신기간을 가집니다.쥐 중에서도 가장 짧은 임신기간을 가졌다고 알려진 동물은버지니아 주머지쥐로, 약 12-13일 정도의 임신기간을 가졌다고 알려져 있습니다.그 외에도 햄스터는 약 16일, 기니피그는 약 2개월의 비교적 짧은 임신 기간을 가집니다.결론적으로, 임신기간이 가장 짧은 동물은 버지니아 주머니쥐이고 북아메리카에 서식하는 유대류(어미의 육아낭에서 키우는 특징을 가진 동물)입니다.추가적으로, 임신기간이 가장 긴 동물은 대형 포유류들로서코끼리가 약 22개월로 가장 길다고 알려져 있으며, 그 외 향유고래 14-16개월, 코뿔소 15-16개월, 기린 13-15개월 정도로 사람보다 긴 임신 기간을 가지고 있다는 것을 같이 알아두시면 좋을 것 같습니다.
생물·생명
Q. 바다에 사는 물고기는 잠은 어떻게 자나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.바다에 사는 물고기는 매우 다양하고, 종류 마다 다양한 방식으로 잠을 잡니다.보통은 바닥이나 바위 틈에 멈춰서 잠을 자는 물고기들이 많고상어와 같이 부레가 없는 물고기는 끊임없이 움직어야 하기 때문에 헤엄치면서 잠을 잡니다.참치도 천천히 헤엄치며 잠을 자지만 무리를 지어서 잔다는 특징을 가지기도 하구요.일부 물고기는 특이하게 자기도 하는데, 청베도라치라는 물고기는 사람처럼 바닥에 누워서 잠을 잔다고 하며 일부 물고기는 환경에 따라 수면 방식을 바꿔가며 잠을 잔다고 합니다.