안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
생물·생명
Q. 바퀴벌레같은 해충이 이 지구상에서 하는 긍정적인 일이 무엇인지 궁금해요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.사실 생태계에서 특정한 생물이 절대적으로 긍정적인 역할을 하기 때문에 살아가는 것은 아닙니다.해당 생물이 다른 생물에게 긍정적인가 부정적인가에 따라 생태계에서의 역할이 달라질 뿐입니다.바퀴벌레의 경우 사람에게는 해충으로 여겨지지만 다른 생물에게는 사람과는 다른 의미로 다가올 수 있습니다. 바퀴벌레는 생태계에서 분해자의 역할을 할 수 있습니다. 바퀴벌레는 잡식성이기 때문에 낙엽, 과일, 동물사체, 배설물 등을 섭취하여 소화하고 배설할 수 있습니다. 이런 배설물은 식물에게 양분으로 작용할 수 있습니다. 결국 자연계의 물질 순환(특히 질소나 탄소 같은)을 촉진하는 것 입니다.또한 바퀴벌레는 작은 설치류나 조류의 먹이가 됩니다.바퀴벌레는 개체수가 많기 때문에 만약 바퀴벌레가 사라진다면 이를 먹이로 삼는 동물들은 많은 먹이자원을 잃게 됩니다.또한 바퀴벌레의 알에 기생하는 기생벌같은 곤충도 바퀴벌레가 없다면 멸종할 것입니다.
생물·생명
Q. 예전에는 황소개구리가 너무 많아서 생태계를 파괴한다고 그랬는데, 요즘은 황소개구리를 보기 힘드네요. 황소개구리가 이렇게 보기 힘든 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.황소개구리는 국내의 생태계에 유입된 초기에는 천적이 없어 많은 영향을 주었습니다.하지만 시간이 지남에 따라 국내 생물들이 황소개구리에게 익숙해졌고 천적이 등장하여 황소개구리의 개체수가 많이 감소했습니다.왜가리 같은 조류들이나 너구리, 수달 등은 황소개구리 성체를 잡아먹으며, 황소개구리의 올챙이도 가물치나 메기 등의 여러 어류들의 먹이가 되고 있습니다. 큰 덩치가 초기에는 생존에 이로운 점으로 작용했지만 시간이 지나면서 천적에게 발각당하기 쉬운 요소가 되며 황소개구리의 크기도 감소하고 있는 추세입니다. 또한 생태계 위협이 알려진 이후 인위적으로 제거해나간 것도 개체수 감소에 유의미한 영향을 미쳤을 것으로 생각됩니다.현재에도 황소개구리는 여전히 한국에 존재하지만 천적의 등장으로 인한 개체수 감소, 몸집의 소형화로 인해 예전만큼 보이지는 않습니다. 다만 여전히 번식력이 좋기 때문에 천적이 사라진다면 개체수가 다시 증가할 가능성이 있습니다.
생물·생명
Q. 세균과 바이러스 둘 다 미생물인데 어떤 점이 다른가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.세균의 경우 생물의 최소 단위라고 할 수 있는 세포의 구조를 가집니다.단세포로 한 개의 세포가 하나의 생물이라고 할 수 있습니다.원핵세포로 세포 소기관을 가지지는 않지만 생명활동을 하며 유전물질을 스스로 복제하고 세포를 분열하여 수를 늘릴 수 있습니다. 반면 바이러스는 세포의 구조를 가지지 않습니다. 그래서 완전히 생물로 보기에는 애매한데요.바이러스의 경우 단백질과 지질 등으로 이루어진 껍질 안에 유전물질이 들어있는 단순한 구조를 가집니다.그래서 세포인 세균에 비해서 크기도 매우 작고 스스로 복제하기 위한 효소같은 도구가 거의 없어 혼자서는 수를 늘릴 수 없습니다. 그래서 바이러스는 복제를 위해 다른 세포에 침입해야만 합니다. 바이러스는 종류마다 특정한 세포에 침입할 수 있고 그 세포가 가진 여러가지 효소를 자신을 복제하는데 쓰도록 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 사람의 몸 속에 흐르는 산소는 뭐라부르나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.혈액이나 물에 녹아있는 산소는 용존산소라고 부릅니다.또한 혈액에 녹아 흐르는 산소는 보통 적혈구의 헤모글로빈에 결합하여 흐릅니다.이 때 산소와 결합된 헤모글로빈을 옥시헤모글로빈(혹은 산소헤모글로빈)이라고 부릅니다. 산소포화도란 혈액 속에서 헤모글로빈과 결합할 수 있는 산소량의 최대치를 말합니다.그래서 산소 자체를 부르는 명칭이라기 보단 양에 대한 단어라고 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 햄스터가 자신의 새끼를 잡아먹는 가장 큰 이유는 무엇일까요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.햄스터가 자신의 새끼를 잡아먹는 경우는 보통 스트레스가 높은 환경에서 발생합니다.스트레스가 높은 환경이란 햄스터가 생존하기 힘들다고 판단되는 환경입니다.먹이가 매우 부족하거나, 둥지에 침입자의 흔적이 있거나, 많은 소음으로 천적이 많은 것으로 느껴지는 환경이 해당될 수 있습니다. 이런 환경에서 어미 햄스터는 새끼 햄스터들이 성체가 될 때까지 생존할 수 없다 판단하고 새끼를 잡아먹게 됩니다.새끼를 낳은 후 젖을 주며 육아를 하는 것은 매우 많은 에너지가 소모되는데, 힘들게 새끼를 키우다가 새끼들이 다 자라지 못하고 죽을 경우 얻는 것 없이 자신까지 위험해 질 수 있습니다. 스트레스 상황이 아니더라도 새끼를 잡아먹는 경우가 있는데, 10마리 이상의 새끼를 낳는 상황을 예로 들 수 있습니다.이 때 약한 새끼 몇마리를 잡아먹기도 합니다. 햄스터는 6~7쌍의 젖꼭지를 가지지만 모든 젖꼭지에서 젖이 잘 생산되는 것은 아니며 너무 많은 새끼를 키우기엔 에너지가 부족할 수 있습니다. 그래서 너무 많은 새끼를 낳은 경우 잡아먹는 방식으로 개체 수를 조절합니다.이 역시 생존 가능성이 낮은 새끼 보다는 살아남을 확률이 높은 개체들을 더 집중하여 키우기 위함으로 볼 수 있습니다.
생물·생명
Q. 식물의 경우도 생태계를 교란할 수도 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.식물의 경우도 동물처럼 생태계를 교란할 수 있습니다.동물의 경우와 같이 외래종이 유입되어 개체수가 폭발적으로 증가하여 생태계 교란을 일으키는 사례가 많습니다. 그래서 생태계 교란을 일으키는 식물의 경우도 산림청 등에서 지속적으로 제거하고 있습니다.우리나라에서 생태계 교란 종으로 지정되어 있는 식물은 가시박, 단풍잎돼지풀, 애기수영 등 다양한 종이 있습니다.식물도 성장하고 번식하기 위해서는 여러가지 자원이 필요합니다.햇빛이 잘 드는 땅과 땅에 들어있는 다양한 영양분은 식물에게 필수적이지만 한정된 자원입니다.외래에서 유입된 종이 천적이 없고 환경이 적합하여 빠르게 번식하면 이런 자원들을 독점하여 다른 식물들이 자라지 못하거나 죽게 됩니다.또한 식물이 식물에게만 영향을 주지 않고 동물에게 영향이 이어지기도 합니다.예를 들어 우리나라에서 많이 볼 수 있는 부레옥잠은 다른 나라에서는 생태계 교란 식물로 구분되기도 합니다.우리나라는 겨울이 있어 개체수가 조절되지만 겨울이 없는 나라에 유입되면 빠른 성장속도와 번식력 때문에 순식간에 강이나 호수를 뒤덮게 됩니다. 이 경우 수중에서 광합성을 하던 식물에게 필요한 빛을 가려 식물들이 죽게되고 결과적으로 물의 용존산소가 줄어들어 많은 물고기들이 서식할 수 없는 환경이 됩니다.이후 천적이 사라진 연못에서 모기가 늘어나고 말라리아같은 질병의 발생률이 높아져 사람에게도 피해를 끼칠 수 있습니다.
생물·생명
Q. 인체의 면역 체계가 세균과 바이러스를 구분하는 방식
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.인체의 면역 체계가 세균과 바이러스를 구별하지는 않습니다. 세균이던 바이러스던 원래 몸에 없던 외부 물질로 인식되어 면역계가 제거해야할 대상이 됩니다. 우리 몸의 세포에는 세포막에 특정한 일종의 식별 분자(항원)가 있는데, 외부 물질은 우리와 다른 식별 분자를 가지고 있어 수지상세포에 의해 삼켜지고 의해 분해됩니다. 수지상세포는 이 식별 분자를 T세포에게 제시하여 활성화 시키고 해당 식별분자를 가진 물질에 대한 면역이 활성화됩니다. 다만 세균과 바이러스가 항상 동일한 방법으로 제거되는 것은 아닙니다.왜냐하면 세균과 바이러스가 활동하는 장소가 다르기 때문입니다.세균의 경우 세포 외부에서 활동하지만, 바이러스는 세포 내부에서 활동합니다.세포 외부에 있는 외부 물질의 경우 T림프구나 항체 등에 의해 제거됩니다.세포 내부로 침투한 바이러스는 세포 내부에서 골라서 죽일 수는 없기 때문에 NK세포들이 작용하여 세포 자체를 파괴하게 됩니다.
생물·생명
Q. 우리가 말하는 힘줄은 근육과 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.힘줄이 근육에 붙어 있어 근육과 동일하게 보는 분들도 계시지만 엄밀하게 구별할 수 있는 조직입니다.힘줄은 정확하게는 근육과 뼈를 연결하는 질긴 조직입니다.보통 근육의 양 말단에 위치하고 각 뼈와 연결되어 있습니다.힘줄이 근육과 뼈를 연결해 주기 때문에 근육이 수축할 때 뼈에 힘이 전달되어 움직일 수 있게 되는 것입니다.근육은 에너지를 사용해 스스로 수축하고 이완할 수 있고 유연하지만, 힘줄은 수동적으로 힘을 전달할 뿐이고, 근육보다 뻣뻣하고 단단합니다. 참고로 힘줄과 자주 혼동하는 인대는 뼈와 를 이어주는 조직입니다.
생물·생명
Q. 세포막을 통해 물질이 이동하는 방식이 세포마다 다른 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.삼투현상이나 단순확산의 경우 모든 세포에서 공통적으로 일어납니다.하지만 세포에 따라 속도가 다를 수 있고, 어떤 세포는 말씀하신 것처럼 능동수송을 하기도 합니다.세포들은 세포막에 여러가지 단백질을 가지고 있습니다.이 단백질의 양과 종류에 따라 세포막을 통한 물질 수송 양상이 달라집니다.세포 막에 특정 이온 채널이 있다면 해당 이온은 세포막을 빠르게 통과할 수 있습니다.해당 이온이 쉽게 통과할 수 있는 일종의 터널 역할을 합니다.능동수송의 경우도 세포막 단백질이 관여합니다.이 단백질은 에너지를 소모하여 세포막 사이로 물질을 능동적으로 이동시킵니다.세포마다 세포막 단백질의 양이나 종류가 다른 이유는 세포의 역할이 다르기 때문입니다. 예를들어 신경세포는 전기적 신호를 전잘하기 위해 세포 안과 밖의 이온 농도가 평형이 되지 않게 유지해야 합니다.이온 농도가 평형이 되면 전위가 사라져 신호를 전달할 수 없습니다. 시간이 지나면 확산과 삼투에 의해 세포막 안과 밖의 이온 농도는 평형이 되므로,신경세포 막에 있는 나트륨-칼륨 펌프 라는 단백질이 에너지를 사용하여 세포막 밖으로 나트륨 이온을, 세포막 안쪽으로 칼륨 이온을 이동시켜 농도를 일정하게 유지합니다.결국 세포마다 역할이 다르며, 맡은 역할을 수행하기 위한 세포막 단백질의 종류와 양이 달라 물질이 이동하는 방식에 차이가 난다고 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 의학 관련 실험 탐구를 하고자 하는 고등학생입니다
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.생리식염수의 경우 멸균된 물에 염화나트륨을 녹인 용액입니다.염화나트륨을 혈액과 같은 농도로 만든 것인데요.0.9%의 농도로 물(증류수) 100ml에 염화나트륨0.9g 의 비율로 용액을 제조한다면 비슷한 환경의 용액을 만들 수 있을 것으로 보입니다.정확한 상황은 알 수 없기에 떠오르는 것 몇 가지만 언급해보겠습니다.실험에서 실제 혈액을 사용할 수 있는 상황은 아니기 때문에 이 차이는 감안하고, 나머지 요소를 정확하게 하는 것이 좋을 것 같습니다. 계획하신 실험에서 달라야 하는 것은 물엿의 농도로 보입니다.실험에서는 변인 통제가 중요한데, 수돗물을 사용한다면 여러 성분이 특정되지 않아서 변인통제가 불가능 할 수 있습니다. 그래서 증류수에 염화나트륨을 녹여 식염수를 제조하는 것이 좋을 것으로 생각됩니다.또한 실험에서 온도에 따라 점성이 달라질 수 있으므로 온도를 일정하게 유지하는 방법을 추가한다면 더 좋은 실험이 될 것 같습니다. (액체는 일반적으로 온도가 높아질수록 점성이 낮아집니다. 또한 찬물이라면 물엿이 잘 녹지 않을 수 있습니다.)그리고 호스의 관 굵기를 특정 수치로 정한 이유와, 물엿의 농도를 정한 이유가 실험 계획에 추가된다면 더 좋을 것 같습니다.