안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
Q. 모든 생물은 어떻게 팔과 다리가 짝수로 대칭으로 되었을까요?
안녕하세요.많은 동물이 대칭형인 것은 발생과정에서 나타나는 과정으로 설명할 수 있습니다.발생학 중 형태형성에 관한 이론들이 있습니다.이런 대칭성은 물리학적인 이유에서 발생합니다.발생과정 중 특정 형태로 분화하게하는 모르포겐이라는 물질이 분비됩니다.모르포겐에는 BMP, Wnt, Nodal, tshh등이 있습니다.모르포겐은 농도에 따라 형태의 형성을 조절합니다. 그리고 발생원을 중심으로 확산하며 농도기울기를 형성합니다.발생 초기에 난자가 난할을 진행하다가 포배강(공모양의 세포배열, 안쪽에는 액체가 있는 상태)을 형성하고원구가 생기며 낭배강을 형성합니다.이때 외배엽 중배엽 내배엽의 구획이 나누어지고 각 배엽이 신체의 부분으로 발생을 진행합니다.각 배엽에 따라 분화할 조직은 정해져 있습니다.이후 빨대처럼 중간이 1자로 뚫린 구조를 가집니다.이 시점에서 생물의 위 아래가 결정되고세로방향의 축이 결정됩니다. 이 과정은 shh가 관여합니다.세로방향으로는 신경관이 발달하게되며 이곳을 중심으로 특정 모르포겐들이 생성됩니다.이는 팔다리의 발달 등을 조절합니다.중심에서 확산되어 퍼지게되므로 좌우 비슷한 농도구배를 형성합니다.또 중심부의 고농도 모르포겐에 의한 세포신호 전달도 좌우로 전달되므로생물은 대칭으로 발달하게됩니다.중추신경을 중심으로 좌우로 대칭이 되므로 동물의 사지의 갯수는 주로 짝수개가 됩니다.물론 모든 모르포겐이 대칭을 유발하지는 않지만, 발생과정에서 큰 틀은 대칭성을 가지게 합니다.좌우대칭은 발생의 과정에서 설명이가능하고,기능적인 면에서도 여러가지 이점이 있기 때문에 이런 발생과정은 계속 전달되며 유지되어 왔을것으로 생각됩니다.
Q. 항생 물질의 주요한 부작용에는 어떤 게 있나요?
안녕하세요.항생제는 세균을 죽이지만 세균을 선택해서 죽이지는 않기 때문에 체내에 여러 유익한 세균들도 항생제에 의해 죽게됩니다.그래서 남용하게 되면 장내 미생물의 비율을 바꾸어, 독소를 분비하는 세균이 늘어나면 설사나 장염을 유발할 수 있습니다. 또한 항생제를 너무 자주 사용하면 해당 항생제에서 살아남은 세균이 늘어나 다음번 같은 항생제를 사용하여도 세균이 제거되지 않을 수 있습니다.그리고 간에서 분해되고 신장을 통해 배출되기 때문에 간기능과 신기능이 약한사람에게는 문제가 생길 수 있습니다. 또 약물에 대한 과민반응이 일어나 알레르기성 반응이 일어날 수 있습니다.예전에는 항생제가 페니실린 한종류 뿐이었지만, 지금은 굉장히 다양한 종류의 항생제가 있습니다.항생제들의 작용기전이 다르기 때문에 작용기전에 따른 다양한 부작용이 일어날 수 있습니다.항생제는 처방에 의해 적절한 양을 사용해야만 합니다.
Q. 모기는 아예 멸종 시킬 수 없는 것인가요
안녕하세요.모기를 멸종시키기 위한 방법은 많이 연구되고있고 최근에는 바이러스를 이용한 유전자 편집으로 멸종이 가능할 것이라는 연구결과도 있습니다.다만 세계적으로 실시를 망설이는 이유는 모기가 새, 박쥐, 개구리, 거미, 잠자리, 물고기 등의 주요 먹이라는 점 때문입니다. 모기가 멸종하면 모기를 먹고 사는 생물들에게도 큰 영향을 줄 가능성이 있습니다.또 몇몇 꽃은 모기가 수분하는데, 특히 초콜렛 원료인 카카오꽃은 모기에 의해 수분된다고 합니다. 모기가 생태계에서 차지하는 위치(주로 먹이로써)때문에 멸종시켰을 시 일어날 결과를 예측할 수 없기 때문에 선뜻 시도되지 않고 있습니다.
Q. 운동할 때 발생하는 사점의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요.운동 중 일정한 한계를 넘어서면 호흡이 다시 편해지고 운동을 지속하기 좋은 상태가 됩니다.사점을 넘었다고 하고, 이 상태를 세컨드 윈드 혹은 러너스하이라고 표현합니다.이는 일정 시간 이상 운동을 지속하면 몸의 호르몬상태가 변하고 혈관의 혈류량이 증가하고 땀의 배출이 증가하는 등 몸이 운동에 적합한 상태로 조정되기 때문입니다.특히 엔돌핀 도파민 등의 통증을 억제하는 호르몬 분비가 늘어나 몸이 고통보다는 개운함을 느끼게 됩니다.
Q. 이종 교배로 태어난 동물로도 번식이 가능할까요?
안녕하세요.일반적으로 동물은 이종교배로 새로운 종이 생겨 계속 이어지는 것이 드뭅니다.다른 종이라도 같은 속에 속하면 이론상 교배가 가능하지만,자연계에서 다른종과 교배가 일어나는 경우가 매우 드물고, 대부분 사람이 관여해 진행됩니다.서로 다른 종은 일반적으로 상동염색체의 갯수가 달라 이종교배로 태어난 동물들은 생식세포를 만들수 없습니다.또 다양한 신체적 결함을 갖는 경우가 많습니다. 종종 일부 암컷 개체가 출산에 성공하기는 하지만 세대가 이어질 확률은 낮습니다.다만 계통이 갈라진지 얼마 지나지 않은 근연종의 경우는 생식능력을 보유한 후손이 개체군을 형성하여 자리잡는 경우가 있습니다. 하지만 이런 경우도 대부분 여러 세대를 반복해서 이종교배를 진행해야하는 등 쉽게 이루어지지는 않습니다.