안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
생물·생명
Q. 파스퇴르의 생물속생설은 어떻게 입증되었나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.자연발생설은 오래전 사람들이 믿어왔던 설 중 하나입니다.과거에도 자연발생설을 반박하고 생물속생설을 증명하기 위해서 여러 실험이 있었지만 다양한 반론에 의해 방어되지 못하였습니다.특히 큰 생물의 발생은 불가능 하다 생각했더라도 이후에 미생물이 발견되면서 미생물은 자연발생 할 수 있다고 생각하는 사람들이 많았습니다.많은 실험 중 스팔란차니의 실험은 육수를 플라스크에 넣어 끓여 소독하고 플라스크 입구를 용접하여 밀폐하면 시간이 지나도 육수에서 미생물이나 다른 생물이 발생하지 않는 것을 증명했습니다.하지만 자연발생설을 지지하는 사람은 밀봉되어서 공기중의 '생명력'이 들어갈 수 없어서 생물이 자연발생하지 않았다고 반박했습니다.그래서 이를 반박하기 위해서는 밀폐되지 않았으면서도 외부 미생물이 들어올 수 없는 구조의 장치가 필요했습니다. 파스퇴르는 백조목 플라스크라는 장치를 만들어 이런 환경을 조성했습니다. 백조목 플라스크는 기존의 플라스크의 목부분을 가열하여 길게 늘려 S자 형태로 휘게 만든 것 입니다. 우선 플라스크에 육수를 넣고 가열하여 살균합니다.이후 플라스크 목을 가열하여 누워있는 S자 형태의 관으로 변형시킵니다. S자 형태의 관의 오르막 부분은 공기는 통하지만 미생물이 통과할 수 없습니다. 오랜시간을 방치했지만 플라스크 내부의 육수에 미생물이 발생하지 않아 상하지 않았고 이로써 생물 속생설이 확립되었습니다.
생물·생명
Q. 알코올은 어떤 원리로 세균을 죽일 수가 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.알코올은 세균의 세포막과 단백질을 변성시켜 세균을 죽입니다. 에탄올과 같은 알코올은 물에 잘 녹지만 기름에도 잘 녹습니다. 세균의 세포막은 지질이중층으로 되어 있습니다. 그래서 알코올에 의해 분해되기 쉽습니다.세포막이 알코올에 의해 분해되면 결국 세균이 터지게 되고 죽게됩니다. 알코올은 단백질을 변성시킬 수 있습니다. 단백질의 수소결합과 이온결합 같은 결합들을 끊으면서 단백질이 변성되고 기능을 할 수 없게 됩니다. 특히 효소 역할을 하는 단백질들이 변성되면 세균이 물질대사를 하지 못하고 결국 죽게됩니다. 일반적으로 소독용 알코올은 70%농도를 사용합니다. 이보다 낮은 농도는 알코올이 너무 적어 세포막에 충분한 손상을 입히지 못합니다. 반대로 100%농도의 알코올은 단백질을 너무 빠르게 변성시켜서 세균에게 오히려 피해를 입히지 못합니다.세균은 세포막 밖에 펩티도글리칸 등으로 이루어진 세포벽을 가집니다. 100%농도의 알코올은 이 세포벽을 너무 빠르게 변성시키는데 이 경우 알코올이 세균까지 도달하는 틈이 사라져 세포막까지 알코올이 도달할 수 없고 세균이 피해를 입지 않게 됩니다.
생물·생명
Q. 플랑크톤은 어떤식으로 태어나나요??
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.플랑크톤은 수중에서 부유하는 작은 생물들을 말합니다. 그래서 다양한 종류의 생물이 포함되며 종에 상관없이 수중에서 부유하는 작은 생물이라면 플랑크톤으로 부릅니다.그래서 매우 다양한 분류군의 생물이 포함되기 때문에 번식 방법도 생물군 만큼 다양합니다. 식물성 플랑크톤은 광합성을 할 수 있는 작은 원생생물과 박테리아가 속합니다. 단세포 식물성 플랑크톤의 경우 세포가 분열하여 두개가 되는 이분법으로 수를 늘립니다. 다세포로 이루어진 경우 유성생식이 가능하고 포자를 형성하여 번식하기도 합니다.동물성 플랑크톤도 다양한 번식방법을 가집니다.마찬가지로 이분법을 사용하거나 출아법을 사용하는 무성생식을 하는 종들이 있으며 해파리나 요각류에 속하는 다세포 플랑크톤은 유성생식을 하여 알을 낳아 번식할 수 있습니다. 해파리의 경우 특정 시기에 출아법을 이용해 개체를 늘리기도 합니다.
생물·생명
Q. 곤충들에게도 뇌는 있는건가요???
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.곤충도 뇌를 가지지만 다른 동물들의 뇌와 비교하면 단순한 구조를 가지고 있습니다.곤충의 뇌는 여러개의 신경절이 만나서 형성됩니다. 다양한 기능을 하기보다는 위치별로 시각정보 처리, 더듬이 신경 처리, 소화계 제어 등의 기능을 하도록 나누어져 있습니다.곤충은 머리쪽에 위치하는 뇌 외에도 몸 곳곳에 여러개의 신경절을 가집니다. 신경절은 뇌와 독립적으로 작동할 수 있으며 특정 행동을 조절하는 역할을 합니다. 날개를 움직이거나 다리를 움직이는 것이 신경절에 의해 조절될 수 있습니다.
생물·생명
Q. 스트레스를 받았을 때 몸에서 일어나는 호르몬 변화를 알려주세요.
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.스트레스를 받는 상황은 우리 몸이 몸에 위협을 받을 거라고 느끼는 상황입니다.그래서 몸은 위기상황에 대처하기 위해 여러가지 호르몬을 분비하여 즉시 반응할 수 있도록 대비합니다.스트레스를 받으면 대표적으로 코르티솔이 분비됩니다. 코르티솔은 부신 피질에서 분비되며 혈당을 증가시키고 심박수를 증가시킵니다.부신 수질에서는 에피네프린과 노르에피네프린이 분비됩니다. 이 호르몬들 역시 심박수를 증가시키며 혈압을 상승시키고 호흡을 빠르게 합니다. 스트레스를 줄이는데 도움이 되는 호르몬은 세로토닌, 옥시토신, 엔돌핀 등을 예시로 들 수 있습니다. 다만 이런 호르몬을 분비시키기 위해서 안정적인 환경이 제공되어야 합니다.
생물·생명
Q. 거북과 자라의 차이점이 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.거북과 자라는 둘 다 파충류이고 유사한 외형을 가지고 있습니다. 하지만 각 부분을 비교하면 많은 차이점을 보입니다.거북은 주로 육지에 서식합니다. 바다거북을 제외하면 많은 종들은 대부분의 시간을 육지에서 보냅니다.자라의 경우 주로 담수에서 서식합니다. 이런 이유로 자라는 납작한 발에 물갈퀴를 가집니다. 반면 거북은 발톱과 땅을 걷기에 적합한 모양의 발을 가집니다.거북은 특정한 무늬가 나타나는 단단한 등껍질을 가지지만 자라는 무니가 없고 납작하고 부드러운(물렁한) 등껍질을 가집니다.육지거북은 초식성 혹은 잡식성이지만 자라는 육싱성 동물입니다. 그래서 자라는 거북과 달리 이빨이 있습니다.
생물·생명
Q. 유전자 검사로 살이 잘 찌는 체질을 판별할 수 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.비만은 유적적인 요인과 환경적인 요인이 복합적으로 작용하여 일어납니다. 다양한 연구로 비만을 더 일으키기 쉽도록 하는 몇몇 유전자가 밝혀져 있고 유전자 검사를 통해 이러한 유전자가 존재한다면 이런 유전자를 가지지 않은 사람에 비해 비만이 될 가능성이 높아집니다. FTO 유전자는 지방 생성과 관련된 대사에 영향을 줍니다. FTO는 효소의 일종이며 몸에서 탄수화물을 지방으로 바꾸어 축적하는 역할을 합니다. 이 유전자에 특정 변이가 일어난 경우 그렇지 않은 사람에 비해 지방을 더 빠르고 많이 저장시키게 됩니다.MC4R 유전자는 식욕조절에 관여하는 유전자입니다. 이 유전자는 식욕조절에 관여하며 이 유전자에 변이가 있다면 식욕조절에 어려움이 생길 수 있고 비만 발생 위험이 높아집니다. 이 외에도 GNPDA2, NEGR1 등 다양한 유전자가 관여합니다. 다만 이런 유전자를 가진다고 해서 반드시 비만이 되는 것은 아닙니다. 비만은 유전적 요인도 받지만 환경적인 요인도 많이 받습니다. 특히 위의 유전자 중 단일 유전자의 변이만으로 비만이 되지 않습니다.동일한 유전적 변이를 가지더라도 운동과 식이요법같은 생활습관에 따라 비만 여부는 달라질 수 있습니다.
생물·생명
Q. 엄격한 채식주의자들도 영양적으로 문제가 없을까요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.너무 엄격한 채식주의는 몇몇 영양소의 결핍으로 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 채식 자체는 풍부한 섬유질의 섭취로 이점을 제공하지만 동물성 식품에서만 얻을 수 있는 다양한 영양소를 얻을 수는 없습니다. 대표적으로 단백질 결핍이 문제가 됩니다. 식물을 통해서도 단백질을 섭취할 수는 있지만 식물에게는 비교적 단백질이 적게 들어있으며 필수 아미노산 중 동물성 단백질에만 존재하는 필수 아미노산이 없습니다. 필수 아미노산은 우리 몸에서 합성하지 못하기 때문에 반드시 음식을 통해 얻어야 하는데 식물만으로는 충분한 양을 얻기 힘듭니다. 이런 이유로 극단적인 채식을 할 경우 근육량감소와 면역력 약화 등의 증상이 나타날 수 있습니다. 비타민 D와 철분 칼슘 등에서 결핍이 나타날 수 있습니다. 칼슘과 비타민 D는 뼈가 단단하게 유지될 수 있도록 하는데에 필수적이기에 이 영양소들의 결핍이 골다공증을 유발할 수 있습니다. 철분 부족은 빈혈을 유발할 가능성이 있습니다. 이런 영양소들은 식물을 통해서는 체내 흡수율이 낮기 때문에 관련된 영양제를 보충섭취해야합니다. 또한 채식은 육류를 먹는 것에 비해 동일한 에너지를 얻기 위해서 더 많은 부피를 섭취해야 합니다.극단적인 채식은 결국 여러 영양소 결핍으로 이어져 여러 부작용을 일으킬 수 있습니다. 그렇기에 부족해 질 수 있는 다양한 영양소를 보충제 등을 통해서 적절하게 공급해야만 합니다.
생물·생명
Q. 우리나라에 호랑이가 실제로 살았었나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.한국에는 과거 실제로 호랑이가 서식했습니다. 하지만 현재 한반도에서는 호랑이는 멸종한 상태입니다.한국에 서식했던 호랑이에 대해 과거 기록물들과 사진들이 남아있습니다.호랑이기 한국에서 멸종한 것은 조선 후기와 일제강점기 때 과도하게 사냥했기 때문으로 보고있습니다. 이 시기 호랑이나 늑대를 비롯한 많은 야생동물들이 과도하게 포획되었습니다.이후 산업화가 진행되면서 주요 서식지가 감소하고 더욱 수가 줄어들면서 결국 멸종하게 되었습니다. 1996년에 한국의 호랑이 멸종이 공식 선언되었습니다.
생물·생명
Q. 불가사리의 다리가 다섯 개인 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.동물들은 대체로 좌우 대칭이지만 불가사리와 같은 극피동물은 대부분 방사형 대칭을 가집니다. 특히 불가사리는 5개의 팔을 가진 5방사 대칭 구조를 가집니다. 불가사리가 5방사 대칭을 가지는 이유에는 여러 가설이 있지만 가장 설득력 있는 설은 불가사리가 좌우대칭인 동물에서 진화했다고 보는 것 입니다. 이는 불가사리의 유생단계에서 좌우대칭을 띠지만 성체로 자라면서 방사형 대칭으로 변한다는 점에서 유추할 수 있습니다. 5방사 대칭을 가지도록 진화한 것이라면 불가사리가 사는 환경에서 방사대칭의 5개의 팔 가진 것이 환경에서 생존과 번식에 이점을 가져야 합니다. 불가사리는 해저에서 천천히 이동하며 먹이를 찾아다닙니다. 방사형 대칭 구조는 사방에서 균일하게 자극을 감지하고 반응할 수 있기 때문에 여러 방향에서 동시에 감각정보를 받아들이고 대응하기에 유리합니다. 또 방사형 대칭 구조는 특정 방향으로 잘 움직일 수 있는 제약을 줄인 대신 어느 방향으로도 쉽게 움직일 수 있다는 장접이 있습니다.불가사리는 재생능력이 뛰어나 팔이 잘리더라도 새로운 팔을 재생할 수 있습니다. 5개의 팔 중 하나가 잘려나가더라도 4개의 팔이 불가사리의 기능을 유지할 수 있게 해줍니다. 그래서 다리가 재생되는 동안 불가사리가 잘 활동할 수 있습니다.