안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
생물·생명
Q. 뇌를 가지고 있는 동물에는 어떤 동물이 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.움직임이 많은 다세포 동물에서 신경계는 필수적입니다. 그리고 신경계가 발달함에 따라 중앙에서 여러 정보를 처리하는 뇌와 같은 구조가 생겨나게되었습니다. 대부분의 고등동물(몸의 구조가 복잡하게 발달한)은 뇌를 가집니다. 인간을 비롯한 포유류와 조류 어류 파충류 양서류와 같은 척추동물들은 뇌와 척수를 포함하는 중추신경계를 가집니다. 또한 곤충같은 절지동물들도 그 구조는 단순하지만 신경절이 모여 형성된 뇌를 가집니다. 뇌가 없는 동물들은 신경계가 아예 없거나 신경절이라는 더 단순한 구조로 정보를 처리합니다. 그래서 외부 자극에 대해 단순하고 본능적인 반응을 보이며 학습이나 기억같은 기능이 뇌를 가진 동물에 비해 부족합니다.
생물·생명
Q. 개구리가 겨울잠을 자는 방법을 알려주세요.
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.개구리는 변온동물이기 때문에 주변 온도가 낮아지면 호흡과 대사활동이 감소합니다. 겨울잠을 자는 동안은 대사율이 극도로 낮아져 에너지 소비가 최소화됩니다. 그렇기에 겨울잠을 자는 동안 특별한 영양공급이 없어도 긴 기간동안 버틸 수 있습니다. 또 개구리의 혈액과 세포는 기온이 영하로 내려가도 잘 얼지 않습니다. 그리고 혈액이나 세포액이 얼게되면 날카로운 결정을 형성하여 세포를 파괴할 수 있는데 개구리 몸 안의 단백질과 글리코겐 등의 성분으로 인해 얼더라도 얼음결정이 형성되지 않아 세포가 파괴되지 않습니다.
생물·생명
Q. 새로운 바이러스들이 생겨나는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.기존에 몰랐던 바이러스가 새로 발견되는 것과 돌연변이로 인해 생겨나는 것 둘 다 원인으로 볼 수 있습니다.현대에 인구가 늘어나고 기술이 발달함에 따라 사람들의 활동지역이 넓어졌고 그동안 발견되지 않았던 바이러스가 사람과 접촉할 가능성이 높아졌습니다. 또한 같은 이유로 동물들과의 접촉도 늘어나게 되어 동물과 인간 사이에서 바이러스가 전이될 확률도 늘어나게 되었습니다.또한 바이러스는 돌연변이가 잘 일어납니다. 바이러스는 유전물질로 RNA 혹은 DNA를 가집니다. 이 중 RNA를 유전물질로 사용하는 바이러스는 돌연변이가 훨씬 잘 일어납니다. DNA의 경우 이중나선으로 존재하여 복제시 오류가 나도 다른쪽 가닥을 확인하며 오류를 수정하기 쉽지만 RNA는 단일가닥으로 존재해 복제시 오류가 나면 수정되기 어렵기 때문입니다.바이러스가 체내에 침입한 후 다른 바이러스와 유전자를 교환할 수 있는 것도 새로운 바이러스가 생겨나는 이유 중 하나입니다. 서로 다른 바이러스가 동시에 같은 숙주에 감염되었을 때 유전자의 일부를 교환하고 새로운 형태의 바이러스가 생겨나기도 합니다.
생물·생명
Q. 친자 확인을 위한 유전자 검사 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.모근이 붙어있는 머리카락이나 사용한 칫솔에는 개인의 유전자가 들어있는 세포가 포함되어 있습니다. 모근의 세포나 칫솔질을 하며 입 안에서 떨어져나온 구강상피세포 등을 이용하여 유전자검사를 할 수 있습니다. 자식의 경우 부모로부터 각각 반반씩의 염색체를 물려받기 때문에 부와 모에 대해 각각 50%일치하는 유전자를 가집니다.PCR기술을 이용하면 아주 적은 양의 DNA도 매우 많은 양으로 증폭시킬 수 있습니다. 그래서 모근이나 칫솔에 남아있는 적은 양의 세포로도 그 안에 포함된 적은 DNA시료를 비교할 수 있을 만큼 증폭시켜 검사를 진행합니다. 물론 모든 유전자를 검사하는 것은 너무 오래 걸리는 일이기 때문에 STR 유전자 부분을 비교하여 일치율을 확인합니다.PCR을 통해 원해는 유전자가 있는 부분만 증폭시킬 수 있습니다. STR은 짧은 특정서열이 반복되어있는 유전자좌입니다. 개인마다 반복되는 횟수나 패턴이 다릅니다.STR역시 부모에게 물려받은 것이기 때문에 모든 STR은 부모와는 동일하게 반복됩니다. 알려진 여러 STR 중 13~20(혹은 그 이상)가지를 부모의 것과 비교하여 일치하는지 확인합니다.더 많은 STR을 비교할 수록 우연히 모든 STR이 동일할 확률이 낮아지므로 검사의 신뢰도가 상승합니다.
생물·생명
Q. 산딸나무의 열매는 먹을 수가 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.산딸나무는 층층나무과에 속하는 나무입니다. 가을이 되면 특이한 모양의 붉은 열매가 열리는데 열매의 모양이 딸기와 비슷하여 이런 이름이 붙었다고 합니다. 산딸나무 열매는 식용이 가능합니다. 껍질을 벗긴 후 안쪽의 과육을 먹을 수 있습니다. 다만 단맛이 있더라도 쓰고 떫은 맛도 있기에 손질 후 말려서 차로 마시거나 청으로 만들어 섭취한다고 합니다. 먹을 수 있는 열매이지만 외부의 나무에서 얻은 열매라 농약사용이나 곰팡이 감염이 있는지 주의하여 섭취하는 것이 좋습니다.
생물·생명
Q. 몸이 알코올을 분해하는 과정이 궁금합니다.
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.마시는 술에 포함된 알콜은 에탄올이며 몸에 흡수된 후 주로 간에서 대사가 일어납니다. 에탄올은 먼저 알코올 탈수소효소에 의해 아세트알데하이드라는 물질로 변환됩니다.아세트알데하이드는 이후 알데하이드 탈수소효소에 의해 아세트산으로 변환됩니다.최종적으로는 물과 이산화탄소로 분해되어 배출됩니다.술을 마신 후 숙취가 발생하는 주된 이유는 알코올 대사과정에서 발생하는 아세트알데하이드의 축적 때문입니다.아세트알데하이드가 알데하이드 탈수소효소에 의해 빠르게 분해되지 못하면 일정 기간동안 아세트알데하이드가 몸에 축적됩니다. 아세트알데하이드는 독성이 있는 물질로 두통, 메스꺼움, 구토와 같은 숙취를 유발할 수 있습니다.이런 숙취에 개인차가 있는 것은 개인마다 알코올 탈수소효소와 알데하이드 탈수소효소를 생성하고 활성화하는 양이 다르기 때문입니다. 이는 유전적인 요인이 크게 작용합니다. 또한 술을 자주 많이 마시는 사람이 그렇지 않은 사람들 보다 숙취가 적은데 이는 간이 자주 들어오는 알코올에 적응하여 해당 효소를 더 많이 빠르게 만들게 되었기 때문입니다. 하지만 이런식의 과도한 음주는 간손상을 일으킬 수 있기에 자제하는 것이 좋습니다.이 외에 성별이나 나이 알코올을 섭취할 때 먹는 음식 등에 따라 숙취에 차이가 날 수 있습니다.
생물·생명
Q. 나이가 들수록 흰 머리가 생기는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.머리카락의 색상은 머리카락에 포함된 멜라닌 색소에 의해 결정됩니다. 머리카락의 멜라닌 색소는 모낭에 위치한 멜라닌세포에서 생성됩니다. 나이가 들면서 흰머리카락이 생기는 이유는 나이가 들면서 멜라닌 세포의 기능이 감소하기 때문입니다. 새치와 흰머리카락 모두 동일하게 멜라닌 세포의 기능 감소로 인해 발생합니다.그래서 근본적으로 같지만 새치는 보통 젊은 나이에 적은 비율로 올라온 흰 머리카락을 지칭한다는 차이가 있습니다. 나이가 들면서 나타나는 흰머리카락은 노화로인한 자연스러운 현상이지만, 젊을 때 새치가 많이 발생한다면 멜라닌 세포의 기능을 떨어뜨리는 여러 요인들 때문일 수 있습니다.일반적으로 과도한 스트래스는 멜라닌 세포의 기능을 떨어뜨려 새치를 유발합니다. 이왜에 갑상선 관련 질환과 빈형 영양실조 등이 새치를 유발 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 식물 뿌리는 어떤 역할을 하는 건가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.식물의 뿌리는 주로 땅 속에 위치해 빛을 볼 수 없고 광합성에 기여하지는 않습니다. 하지만 뿌리는 식물이 생장하는데 필수적이라고 할 수 있습니다.뿌리는 토양에서 물과 무기질을 흡수하는 역할을 합니다. 이후 흡수한 물과 무기질을 줄기와 잎으로 전달하게됩니다.물과 무기질은 식물의 성장과 대사에 필수적입니다. 물은 광합성에 필요한 재료이기도 하며 식물내에서 다양한 물질을 녹여 수송하는 용매역할을 합니다.여러 무기질은 아미노산합성에 이용되거나 광합성을 위한 색소인 엽록소의 구성 성분이기도 합니다.식물은 물과 양분을 흡수하는 것 외에도 식물을 땅에 단단히 고정시키는 역할을 합니다. 뿌리가 깊게 자라면 외부 힘에 의해 잘 뽑히지 않습니다.몇몇 식물은 뿌리에 양분을 저장하기도 합니다.콩과 식물을 비롯한 다양한 식물들은 뿌리를 이용해 미생물과 공생하여 단백질합성에 필요한 질소를 공급받기도 합니다.
생물·생명
Q. 영화 쥬라기공원에 나오는 스토리는 실제로 가능할까요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.영화 쥬라기공원에서 호박 속 모기에게서 추출한 혈액에서 공룡의 DNA를 채취해 공룡을 복원시킵니다.다만 현실에서 영화에서 처럼 공룡을 복원시킬 수 있는지는 미지수입니다. 공룡이 멸종한지 너무 오래 되었기 때문입니다.호박 속에 밀봉된 혈액이라도 너무 오랜 시간이 지났기 때문에 공룡의 DNA가 공룡을 복원시킬 만큼 온전하게 남아있을 가능성은 매우 작습니다. 쥬라기 공원에서도 손상된 유전자는 현대의 양서류의 DNA를 삽입하여 보충했던 것으로 기억합니다. 다만 온전하게 보존된 공룡의 DNA가 존재한다면 복원 자체는 가능할 것으로 생각됩니다. 현재의 동물복제 기술은 계속 정교해지고 있습니다. 핵치환을 통한 동물복제는 쥬라기공원에서 공룡을 복원한 방법과 거의 동일한 방법입니다. 이는 세포 내에서 유전자를 포함한 핵을 다른 개체의 난자에 삽입한 후 착상시켜 발생되도록 하는 방법입니다. 이런 동물복제 기술을 활용하여 멸종 위기 동물들을 실제로 복원하기도 했습니다. 결국 기술 자체는 실현이 가능하지만 이를 진행하는데 필요한 재료가 발견될 확률이 매우 낮다고 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 카페인을 통한 각성 원리 질문드립니다.
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.우리 몸은 체내에서 아데노신이 늘어날 경우 피로를 느끼게 됩니다. 아데노신이 신경세포에 있는 아데노신 수용체에 결합하면 신경세포의 활동이 둔화되며 졸음을 느끼고 혈관이 팽창되는 등 휴식을 취하기 위한 상태가 됩니다.카페인의 경우 아데노신과 유사한 분자구조를 가지고 있습니다. 아데노신이 수용체에 결합하는 부위가 유사하여 아데노신 수용체에 카페인이 대신 결합할 수 있습니다. 이 경우 아데노신이 수용체에 결합하는 것을 방해하여 졸음같은 피로감을 느끼지 못하게 됩니다. 또한 카페인이 아데노신 수용체에 결합할 뿐 아니라 도파민 같은 호르몬 분비를 촉진하여 각성상태를 유지하게 합니다. 다만 이는 피로를 잘 느끼지 못하게 할 뿐 몸이 실제로 회복된 것은 아닙니다.그래서 몸은 아데노신의 작용을 잘 느끼지 못한다고 판단하여 신경세포에서 아데노신 수용체를 늘리게 됩니다.그래서 이전과 동일하게 효과를 보려면 더 많은 카페인이 필요합니다. 이런 이유로 카페인을 갑자기 끊게 되면 일정 기간동안 뇌의 활동도가 떨어질 수 있습니다.이 경우 시간이 지나 아데노신 수용체의 수가 줄어들면서 정상적인 수준으로 돌아옵니다.