안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
생물·생명
Q. 문어는 뇌가 있는 동물? 인가요???
포유류, 조류, 파충류, 어류, 양서류, 무척추동물은 크기 모양 구조는 다르지만 일반적으로 뇌를 가집니다.문어는 무척추동물 중 뇌가 있는 동물입니다.문어는 지능이 상당히 높은 동물로, 경험을 통해 학습하기도 하며, 개체별로 다른 성격을 가진 것으로 보입니다.지능이 높다는 특성 때문에 여러가지 실험이 시행되었고 관련된 다큐멘터리도 많이 제작되었습니다.
생물·생명
Q. 세균과 고세균의 차이점에 대해 설명해주세요.
진정세균과 고세균은 세포핵이 없다는 점은 같지만 굉장히 많은 다른 특성을 가집니다.둘의 공통점으로 세포핵이 없다, 세포 소기관도 없다. 그리고 70S 크기의 리보솜을 사용한다.둘 다 고리형 DNA를 갖는다 정도가 있습니다. 둘의 차이점은 많은데진정세균은 히스톤이 없지만 고세균은 몇몇종이 히스톤과 비슷한 단백질을 가집니다.진핵생물은 DNA를 단백질까지 번역 할 때 사용하지 않는 인트론이 부분이 있습니다.진핵생물의 경우는 유전체에 인트론이 굉장히 많습니다. 진정세균의 경우 인트론을 갖지 않습니다. 하지만 고세균에는 약간의 인트론이 존재합니다. 진정세균은 펩티도글리칸이라는 당단백질로 이루어진 세포벽을 갖습니다.고세균은 이와는 다른 단백질들을 사용하며 슈도펩티도글리칸과 지질 다당류로 이루어진 세포벽을 갖습니다.또 세포막을 구성하는 지질의 성분과 결합구조가 다릅니다. 그리고 고세균은 진정세균은 생존하지 못하는, 끓을 정도의 높은 물, 유황지대, 소금농도가 높은 염전 같은 극한의 환경에서도 생존하는 종이 있습니다. 이런 다양한 차이가 진정세균과 고세균을 다른 그룹으로 나누어야 하는 이유가 되었습니다.
생물·생명
Q. 생명체를 크게 세가지 도메인으로 분류하는 그 기준은 무엇인가요?
도메인은 생물을 분류하는 체계중 가장 최상위 단계입니다. 도메인의 경우 세포의 특징과 유전적 차이를 기준으로 세균역 고세균역 진핵생물 역으로 나눕니다.과거에는 '계'가 최상위 단계로, 고세균계와 세균계가 하나의 분류군으로 취급 되었지만,다양한 새로운 세균들의 발견과, 유전자 분석기술의 발달에 의해고세균과 세균(진정세균)은 외형은 비슷하지만 많은 차이가 있다는 것이 밝혀져 다른 계로 분리되었습니다. 유전자 서열에서 유의미한 차이가 있고, 여러 생체 물질 또한 차이가 많이 났습니다.또 고세균 진정세균의 차이가, 진핵생물인 식물계 동물계 균계 원생생물계의 차이보다 크다는 것이 밝혀지면서 계 역시 특성에 따라 그룹을 묶을 필요가 있었고, 세가지 도메인으로 그룹을 나누는 방법이 제시되었습니다. 현재의 6계 분류 체계는 과거 2계 부터 시작하여 점점 구분이 늘어난 체계입니다. 과거에는 주로 생물의 외형에 따라 분류를 하였지만과학기술이 발달함에 따라 생물의 분류를 유전자 같은 보다 근본적인 이유로 나눌 수 있게 되면서 분류체계는 발달해 가고 있습니다.새로운 공통적인 특성이 발견된다면 계통을 구분하는 그룹은 늘거나 줄어들 수 있습니다.
생물·생명
Q. 물에서 물고기가 불지 않는 이유가 궁금합니다.
반투과성 막을 지나는 물의 이동은 삼투압의 영향을 받습니다. 물분자의 이동은 저농도에서 고농도로 이동하여 서로의 농도를 동일하게 하는 방향으로 이동합니다.라면, 씨리얼은 건조하고 수분이 없어 물을 잘 흡수하여 금방 불어버립니다.마른미역은 죽은 미역이기 때문에 수분의 이동을 조절할 수 없고 건조하기 때문에 물을 잘 흡수하여 불어버립니다.마른 미역처럼 죽은 물고기의 경우 건조되었다면 물에 넣으면 잘 불을 것입니다.명태를 말린 북어로 국을 끓이기 위해 물에 넣어서 미리 불리기도 하죠.살아있는 물고기들은 이런 삼투압에 의한 물분자의 이동에 대비해 몸의 항상성을 유지하는 기작을 가집니다.민물에서 사는 물고기는, 주변의 물이 자신의 혈액과 세포 농도보다 낮으므로, 외부에서 자신의 세포로 들어오는 방향의 삼투압에 적응해야합니다. 민물고기는 묽은 오줌을 다량 배출하여 자신의 몸의 항상성을 유지합니다. 바다에 사는 많은 담해수어들은 짠 바닷물의 농도에 적응하여 몸의 농도를 주변 해수의 농도와 비슷하게 하는 방향으로 진화해 왔습니다. 이들은 외부 농도가 높아지면 자신의 몸의 농도도 높힙니다. 그래서 물이 밖으로 빠져나가는 것을 방지합니다.다만 민물고기와 해수어도 어느정도 한계가 있기 때문에 대부분의 종은 민물에서 혹은 바다에서만 생존할 수 있습니다.결론은 살아있는 물고기가 불지 않는것은 생체활동으로 몸의 수분양을 일정하게 유지하기 때문입니다.
생물·생명
Q. 도마뱀들은 어떻게 벽에 붙어서 움직일수 있는 건가요??
벽을 타고 다니는 도마뱀으로 게코도마뱀이 한 때 화제였습니다.도마뱀이지만 굉장히 귀여운 외모로 인기를 끌었는데요.벽을 타는 기술때문에도 유명해 졌습니다.게코도마뱀이 벽을 탈 수 있는 이유는, 발에서 특이한 접착물질이 분비되어서는 아닙니다.게코도마뱀의 발바닥에는 수많은 강모가 있고 각 강모마다 다시 수백게의 섬모가 있습니다.섬모의 크기는 개당 200~500nm로 매우매우 작습니다.게코도마뱀의 벽타기 기술은 이 아주작은 나노구조 때문에 가능합니다.물질이 서로 붙는 방법에 무극성 분자들이 유도쌍극자가 되어 일시적으로 서로 당기는 힘이 발생하는 반데르발스 힘이 있습니다. 반데르발스 힘은 이온결합이나, 수소결합 같은 극성분자들의 끌어당기는 힘보다는 많이 약합니다.하지만 게코 도마뱀의 발에 굉장히 많은 섬모가 있고 이 섬모들 각각에 발생하는 반데르발스 힘은 하나는 약하지만 모인 수가 많아 게코도마뱀의 무게정도는 버틸 수 있습니다. 이런 나노구조를 이용해서 접착제가 없는 테이프가 개발되기도 했습니다.
생물·생명
Q. 인간 심장이식 경우 왜 수많은 동물 중 돼지를 선택했나요?
이식 동물로 돼지를 선택한 이유는 여러가지가 있습니다.인간과 유전적으로 가깝고, 장기 크기가 인간과 빗슷합니다.침팬치의 장기를 이식하려는 시도도 있었지만, 면역거부반응이 심했고, 침팬치의 가격이 매우 비싼데 특히 장기 이식을 위해 철저히 관리된 침팬치는 더욱 비쌀것입니다.돼지는 비용면에서 훨씬 이득이 있습니다.물론 일반 돼지를 사용하는 것은 아니고, 유전자를 조작한 특정 돼지를 사용합니다.이식 시 거부반응을 일으키는 원인이 되는 유전자를 발견하여 제거한 품종입니다.기르는 방식도 무균실에서 여러 관리를 하며 기릅니다. 하지만 아직 완벽하게 거부반응을 막지는 못하고 있습니다. 사람간 장기 이식도 대부분 면역억제제를 복용해야 합니다.이종간 장기 이식은 조건이 더 까다로울 것입니다.때문에 돼지의 경우 장기이식에 유전적으로 적합한 종을 만들기 위해 연구가 계속되고 있습니다.
생물·생명
Q. 태아기의 발달장애에서 혈우병에 대해서 궁금한 것이 있습니다.
혈우병은 특정 가계에서 많이 발견되어 유전병으로 추측되었습니다.가계도를 분석하면 해당 유전병이 어떤 염색체에 존재하는지 추론 할 수 있습니다.혈우병을 일으키는 이상은 X염색체에 존재하며 다른 X염색체가 정상인 경우 발현되지 않는 열성형질입니다.남성의 경우 X염색체가 한개이므로 X염색체에 혈우병을 일으키는 결함이 있으면 혈우병이 발생합니다.여성의 경우 혈우병을 일으키는 X염색체가 있더라도 다른 하나의 X염색체가 정상이면 혈우병이 발생하지 않습니다.(정상인 X염색체가 응고인자를 정상적으로 만들 수 있기 때문에) 그래서 혈우병 환자는 남성이 더 많습니다.연구 결과 혈우병은 X염색체에서 발현하는 혈액내 응고인자의 유전자가 돌연변이되어 혈액 응고인자가 부족하여 나타나는 현상으로 밝혀졌습니다.혈액응고에는 다양한 응고인자가 순차적으로 작용해야하는데, 이 중 하나만 결핍되어도 혈액응고에 문제가 생깁니다.이 인자들 중 F8(혈우병A)과 F9(혈우병B)의 이상으로 발생하는 혈우병이 대부분을 차지하는데, 이 유전자들이 X염색체에 위치합니다. 특히 F8은 혈액응고에 가장 많은 영향을 미치는 인자이며 전체 혈우병 환자의 80%정도를 차지합니다.
생물·생명
Q. 태아기의 유전적 요인에 의한 발달장애에서 다운증후군에 대해서 궁금한 것이 있습니다.
염색체 번호는 성염색체를 제외한 나머지 상동염색체를 크기순으로 나열하여 매긴 번호입니다.다운증후군 환자들의 염색체를 조사한 결과 대부분의 다운 증후군 환자(약 95~97%)는 21번 염색체의 갯수가 3개인 것으로 밝혀졌습니다.염색체 수 이상은 한 염색체에 담겨있는 모든 유전자가 중복되거나 결실 된 것이기 때문에다른 돌연변이 현상들보다 많은 유전자 발현에 문제가 생깁니다.그래서 염색체 수 이상이 있을 때 많은 태아들은 생존하지 못합니다.(성염색체 수 이상과, 21번 염색체 중복을 제외하고)태어나더라도 생존 기관이 짧은 경우가 대부분입니다.하지만 다운증후군의 경우 생존확률이 높고 평균 수명이 다른 염색체 수 이상으로 인한 유전병에 비해 깁니다.이처럼 21번 염색체 중복은 다른 염색체 수 이상보다 생존 확률이 높은데21번 염색체의 크기가 작아 다른 염색체에 비해 포함하고 있는 유전자가 적으며 생존에 필수적인 유전자도 비교적 적게 포함되어 있기 때문으로 추측합니다.
생물·생명
Q. 금붕어에게는 기억력이 없나요???
금붕어의 기억력이 3초라는 말은 사실 별다른 근거 없이 널리 퍼진 말입니다. 보통 좁은 어항에서 금붕어를 기르며 나타나는 금붕어의 이상행동이 이런 오해를 불러왔다고 생각됩니다.금붕어를 이용한 실험에서. 특정시간에 먹이가 나오는 장치를 사용한 실험, 먹이를 먹기위해 특정 동작을 해야하는 실험, 파블로프의 개처럼 소리를 들려준 후 먹이 공급을 한 실험 등을 통해 금붕어의 기억력이 3개월~6개월 정도 된다는 사실을 알게 되었습니다.
생물·생명
Q. 바다에서 일반 미생물이 살 수 있나요??
짠 물은 보통 염화나트륨이 높은 농도로 녹아있는 물입니다.세포막은 투과성을 가지고 있으며, 물 분자가 출입할 수 있습니다.세포가 물에서 살아남으려면 세포질의 농도와, 외부의 물의 농도가 비슷해야 합니다.예를들어 우리의 혈액에 있는 적혈구는, 혈액보다 농도가 낮은 곳에 들어가면 외부 수분이 안으로 들어와 부풀며 결국 터져서 파괴되어 죽습니다.말씀하신 짠 물(세포질보다 농도가 높은)에서 삼투압에 의해 세포는 오히려 세포 내의 수분을 밖으로 빼앗겨 쪼그라들고 죽을 수 있습니다.결국 짠 물이던 맹물이던, 세포질의 농도와 다르면 위험합니다.원래부터 바다에서 생존하는 미생물은, 세포질의 농도가 외부의 바닷물 농도와 비슷하거나, 삼투압에 의한 세포변형을 극복하는 기작을 가지고 있습니다.세균들 중 고세균에 속하는 종들 중 극호염성 세균은염분에 대한 저항성이 매우 강하고, 오히려 염분의 농도가 어느정도 높아야 잘 성장합니다.때문에 소금의 농도가 매우 높은 염전에서도 생존하며 발견됩니다.