안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
생물·생명
Q. 근친끼리 교배를 하면 왜 기형이 태어날 가능성이 많른건가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.근친교배는 유전적으로 가까운 개체들 사이에서 이루어집니다.생물은 형질에 대해 대립유전자를 가지며 유전자는 발현되는 양상에 따라 열성 유전자와 우성 유전자로 구별할 수 있습니다.우성유전자는 대립 유전자 중 하나만 있어도 발현되고, 열성 유전자는 대립유전자가 동일한 유전자를 가져 두개 모여야 발현됩니다.만약 기형이나 유전병을 유발하는 유전자가 열성유전자라면, 이 유전자 하나만 가질 경우 문제가 되지 않습니다.하지만 두개 가진다면 이 유전자가 발현됩니다.대립유전자는 한 쌍으로 존재하여 하나는 아버지, 다른 하나는 어머니에게서 물려받습니다.유전적으로 가까운 개체일 경우 둘 다 열성 유전자를 가지고 있을 가능성이 높습니다.그래서 자손이 열성유전자 두개를 가질 확률이 높아 유전병을 가질 확률도 높아집니다.또한 어떤 유전병의 유전자가 우성이라 하나만 있어 발현된다 해도, 근친교배를 계속 유지한다면 유전자 풀이 매우 좁아 사라지지 않고 이어져 내려올 확률이 더 높습니다. 좁은 유전자풀은 이런 유전병 문제 역시 가지지만, 질병이나 환경변화에 취약합니다.그래서 생물군은 유전적 다양성이 넓은 형태가 생존에 유리합니다.이런 이유로 근친교배는 생존 확률이 낮아 자연선택으로 줄어들고, 생물군은 근친 교배를 피하는 방향으로 진화할 가능성이 높습니다.몇몇 예시로, 야생 동물들은 보통 후각으로 자신과 유전적으로 비슷한 개체를 선호하지 않습니다.또한 출생지에 머물지 않는 방법으로 근친교배를 피하기도 합니다.
생물·생명
Q. 호랑이 같은 동물들에게 있는 줄무늬 질문드립니다!
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.줄무늬 역시 유전자 발현에 의해 만들어집니다. 세포가 줄무늬 형태로 배열되는 것은 태어나기 전 초기 발생과정에서부터 시작됩니다.발생과정에서 발현되는 형태활성물질들이 상호작용하면서일정간격으로 멜라닌 생성과 관련한 유전자 발현양이 조절되어 개체마다 특이한 패턴의 줄무늬를 갖게 됩니다. 이는 작용하는 유전자는 다르지만 사람의 지문이 만들어지는 원리와 거의 동일합니다.(튜링패턴 : 여러 요소의 랜덤한 상효작용으로 만들어지는 패턴)패턴 형성 원리는 비슷하지만 호랑이는 피부 자체에 검은색의 줄무늬 패턴이 있고털이 형성될 때 색소세포가 풍부한 검은 피부부분에서 검은 털이 자랍니다.얼룩말은 피부는 검고 털의 색만 다릅니다. 얼룩말은 털을 생성할 때 세포의 멜라닌 색소세포가 얼마나 억제되느냐에 따라 털색이 결정됩니다.
생물·생명
Q. 계란이 완전 식품인 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.계란이 인체에 필요한 많은 영양소를 균형있게 포함하고 있기 때문입니다.계란은 단백질을 많이 포함한 것으로 알려져 있는데, 인체에서 합성할 수 없는 필수 아미노산 함량이 높습니다.또한 적정량의 지방(불포화지방산과 소량의 포화지방), 탄수화물 일부를 포함하고 있습니다. 이 외에 비타민 A,B군(티아민, 리보플라빈,엽산 등),D 역시 가지고 있고 칼슘, 철, 마그네슘, 인 등의 무기질도 포함되어 있습니다. 그래서 계란 하나만으로 필요한 영양소 대부분을 얻을 수 있기 때문에 완전 식품으로 불리고 있습니다. 다만 비타민C와 섬유질은 포함되어 있지 않기 때문에 다른 식품과 함께 섭취하여 보충해야 합니다.
생물·생명
Q. 투명 물고기들은 내부에 피가 없는 건가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.투명물고기들도 척추동물로써 혈액을 가집니다.혈액이 붉은색을 띄더라도 혈액이 피부 표면보다 내부 위주로 흐르거나 , 혈관이 가늘고 분포가 촘촘하지 않다면 붉은색이 거의 눈에 띠지 않을 수 있습니다.(적혈구는 매우 작기 때문에) 유리메기나 유령메기같은 다른 투명한 물고기들도 붉은 피를 가집니다. 다만 투명한 물고기 중 하나인 남극에 서식하는 남극빙어(Icefish)는 투명한 혈액을 가진 것으로 알려져 있습니다. 혈액이 붉게 보이는 이유는 적혈구에 포함된 헤모글로빈 이라는 단백질 때문입니다.혈액을 원심분리하여 혈구를 제거하면, 나머지 부분인 혈장은 노르스름하고 투명한 것을 볼 수 있습니다. 남극빙어는 혈액에 헤모글로빈이 매우 적게 들어있습니다.그래서 혈액 역시 투명하게 보입니다. 다만 헤모글로빈이 적으면 산소를 많이 운반할 수 없습니다. 남극빙어는 용존산소가 많은 추운 남극해에 서식하고 있고심장이 빠르게 뛰며 세포에 미토콘드리아가 많아서 이런 단점을 상쇄할 수 있다고 알려져 있습니다.
생물·생명
Q. 특정 동물이 멸종되었다는 것을 어떻게 알 수 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.국제자연보전연맹(IUCN)과 그 회원국은 멸종위기 생물에 등급을 부여하고 이들에 대해 관찰과 보호를 수행합니다.우리나라도 환경부에서 멸종위기등급을 1등급과 2등급으로 부여하여 관리합니다. 우리나라는 5년마다 관찰하여 등급을 재지정하거나 해제합니다. 멸종할 확률이 매우 높은 생물은 등급을 부여하고 그 개체수를 관찰합니다.분류군의 마지막 개체가 죽으면 멸종으로 판단합니다.또한 일정 시간 전혀 발견되지 않을 때 멸종으로 판단하기도 합니다. 다만 사람이 모든 곳을 관찰할 수는 없기 때문에, 멸종 여부를 완벽하게 판단하기는 힘듭니다. 실제로 종종 멸종으로 여겨졌지만 오랜 시간이 지나 다시 발견되는 경우가 있습니다.이런 분류군은 나사로 분류군 이라고 합니다. 대표적인 예로 화석으로만 발견되어 멸종으로 여겨졌던 실러캔스가 있습니다.
생물·생명
Q. 우리가 먹는 음식과 생물의 다양성은 어떤 연관이 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.농업은 한 종류의 작물을 대량 생산하기 때문에 생물 다양성을 줄일 가능성이 있습니다.논과 밭에서 농사를 짓는 과정을 보면 원인을 알 수 있습니다.벼나 특정 작물을 기르기 위해서 단순히 작물을 심고 기르는 것이 아니라,논과 밭을 갈아서 해당 지역의 잡초들을 모두 제거한 후 시작합니다. 작물이 자라는 동안에도 물리적으로도 화학적으로도 잡초를 꾸준히 제거합니다. 잡초는 굉장히 다양한 식물종들이 포함되어 있는데, 결국 농업 넓은 지역에서 기르는 작물 외의 종들은 모두 개체수를 줄이는 과정이라고 볼 수 있습니다. 이는 결국 논밭의 식물종 다양성에 영향을 줍니다.어업의 경우도 남획이 문제가 될 수 있습니다. 개체수가 적은 종들을 남획하면 해당 종의 수가 회복되지 못하고 멸종할 수 있습니다.이 때문에 특정 종들은 산란기에는 포획하는 것이 법으로 금지되어 있기도 합니다.
생물·생명
Q. RNA 바이러스와 역전사 바이러스?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.생물이 DNA에서 형질을 발현하는 과정 중 DNA를 틀로 하여 RNA를 짜맞추는 과정을 '전사'라고 합니다.이 RNA는 핵 밖으로 나가서 단백질 합성에 정보를 제공합니다. 일반적으로 이 과정은 DNA>RNA>단백질 순의 정방향으로만 일어나는데, 반대로 RNA에서 DNA를 짜맞추는 과정도 발견되었습니다.이는 반대 방향으로 일어나기 때문에 '역전사' 라고 부릅니다.RNA역시 DNA와 상보적인 염기로 구성되어 있기에 가능한 것인데요RNA바이러스의 경우 RNA를 유전 물질로 가지는 바이러스를 말하는데, 이 중 레트로 바이러스도 RNA를 유전물질로 가지기는 하지만 다른 RNA바이러스와 다르게 '역전사 효소' 역시 가지고 있습니다. 역전사 효소가 이 레트로바이러스들의 RNA를 DNA로 역전사 합니다.다만 이 역전사 효소는 잘못 전사한 것에 대해 오류정정 기능이 없어 돌연변이가 자주 일어나게 됩니다. 원래도 RNA바이러스는 돌연변이가 잦은데,레트로바이러스는 역전사효소의 특징 때문에 이보다 더 돌연변이가 자주 일어납니다.레트로바이러스는 역전사로 합성한 DNA를 숙주세포의 DNA에 끼워넣어 통합시키며, 숙주세포를 죽이지 않기 때문에 면역계가 쉽게 처리하기 어려워 만성으로 진행되는 경우가 많습니다.또한 돌연변이 잦다는 특징 때문에 약물 치료도 금방 소용이 없어지기도 합니다.
생물·생명
Q. 네잎클로버가 행운의 상징인 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.네잎클로버는 낮은 확률의 돌연변이로 인해 희소성이 있기 때문에 행운의 상징으로 여겨지는 듯 합니다. 보통 1만개 중 한 두개가 네잎클로버 이기에 발견하면 운이 좋다는 믿음이 생긴 것 같습니다.나폴레옹이 네잎 클로버를 주우려 고개를 숙였다 탄알을 피했다라는 이야기도 있지만, 이미 그 전부터 네잎클로버는 종교적으로 의미가 있는 식물이었습니다. 카톨릭에서 클로버의 세 잎이 삼위일체를 상징하고, 네잎 클로버에 추가된 잎은 은총이나 축복을 의미한다고 합니다. 이런 상징성에 여러가지 행운에 관한 사건이나 이야기가 누적되면서 행운의 상징이 된 것으로 생각됩니다.물론 이야기들 별개로 네잎클로버는 선천적인 돌연변이에 의해 생기거나, 생장점에 생긴 상처 때문에 생깁니다.그래서 인공적으로도 네잎클로버가 생기도록 유도할 수 있고,현재 인공적인 수분을 통해서 63장을 가진 클로버기 기네스북에 등재되어 있습니다.
생물·생명
Q. 혈액은 왜 붉은색으로 우리몸을 돌아다닐 까요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.피가 붉은 이유는 혈액에 들어있는 적혈구 때문입니다.피를 원심분리하면 혈장 부분은 약간 노란색을 띠는 것을 알 수 있습니다.적혈구는 산소를 운반하기 위한 헤모글로빈을 다수 가지고 있는데,헤모글로빈의 헴(heme)이라는 단백질 복합체가 철 이온을 가지고 있습니다.이 철 이온에 산소가 결합하면 마치 녹슨 철 처럼 붉은색을 띱니다.혈액은 산소가 많이 결합하고 있는 동맥혈과산소가 적게 결합하고 있는 정맥혈이 있는데, 이 둘을 비교하면 동맥혈의 붉은색이 더 밝고 선명한 것을 볼 수 있습니다.
생물·생명
Q. 왜 동물의 몸 크기에 따라 심장 박동 수가 달라질까요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.포유류의 범위 내에서라면, 분당 심박수는 오히려 몸집이 커질 수록 줄어듭니다.쥐의 경우 분당 420회 이상(뒤쥐 같이 매우 작은 쥐는 분당 1000회 까지) 심장이 박동하지만, 고래의 경우는 분당 2~6회의 심박수를 가집니다. 이런 현상에는 여러가지 이유가 있습니다.작은 동물의 경우 부피 대비 표면적이 큽니다. 그래서 열을 쉽게 잃어버립니다. 이런 열손실을 보상하기 위해서 에너지 생산 속도를 높혀야 합니다.에너지 생산을 높히려면 산소가 빠르게 공급되어야 하고 그렇기에 심박수 역시 빨라져야 합니다. 또한 몸의 크기가 작은 만큼 심장의 크기도 작습니다. 그래서 한 번의 펌프질로 옮길 수 있는 혈액의 양이 적습니다.그렇기에 동일한 양의 혈액을 운반히기 위해서 심장이 더 많이 뛰어야 하기 때문에도 심박수가 높다고 할 수 있습니다. 세포의 구조적인 이유로는 심장의 근육을 이루는 단백질 미오신의 미세구조에 차이가 있기 때문에 일어나는 현상이라고 합니다. 몸집이 작은 동물일 수록 더 빠르게 움직이는 미오신을 가집니다. 이 역시 생물이 진화해 오면서 환경에 맞게 가지게된 특성이라고 할 수 있습니다.