Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 꿀벌은 침을 쏘고나면 죽는다는데 왜인가요?
안녕하세요. 꿀벌(Apis mellifera)의 침은 작은 갈고리 형태의 미세한 돌기가 있는 구조로 되어 있으며, 이 때문에 침을 찌른 후 쉽게 빠지지 않고 상대방의 피부에 고정됩니다. 침이 피부에 박힌 상태에서 벌이 몸을 떼어내려 하면 침과 함께 벌의 일부 장기가 분리되면서 치명적인 손상을 입게 되고 결국 사망하게 됩니다. 이러한 현상은 주로 꿀벌의 방어 메커니즘에 원인이 있습니다. 꿀벌은 주로 꽃가루를 모으는 일벌(worker bee)로 구성된 집단 생활을 하며, 벌집을 보호하는 것이 중요한 역할입니다. 적이 침을 맞고 도망가더라도, 침이 남아 있는 동안 독샘에서 독이 지속적으로 주입되는 효과가 있어 방어 능력을 극대화하는 역할을 합니다. 침이 빠지지 않고 남아 있는 동안 페로몬(pheromone)이 방출되며, 이는 다른 벌들을 공격적으로 유도하여 집단 방어를 촉진하는 기능을 합니다. 그러나, 모든 벌이 침을 쏘고 죽는 것은 아닙니다. 꿀벌과 달리 말벌(Vespa spp.)이나 땅벌(Bombus spp.)과 같은 벌들은 침이 매끄러운 구조로 되어 있어 찌른 후에도 쉽게 빠져나와 여러 번 사용할 수 있습니다. 이는 포식자로부터 방어해야 하는 방식의 차이에서 비롯됩니다. 예를 들어, 말벌과 땅벌은 개별적으로 사냥을 하거나 비교적 작은 집단을 이루므로, 반복적으로 침을 사용할 수 있어야 합니다. 반면, 꿀벌은 집단 방어 전략을 사용하기 때문에 개별 벌의 희생이 전체 군락의 생존에 기여하는 방식으로 진화한 것입니다.
Q. 카피바라들은 무슨 생각을 하고 사나요?
안녕하세요. 카피바라(Hydrochoerus hydrochaeris)는 남아메리카의 습지와 강변 지역에 서식하는 세계 최대의 설치류로, 사회적 유대가 강하고 스트레스에 대한 저항성이 높은 동물로 알려져 있습니다. 질문자님의 의문이 드는 부분은, 이들이 여타 동물과 달리 특유의 차분하고 여유로운 태도를 유지하기 때문입니다. 신경생리학적으로 보았을 때, 카피바라의 사고방식은 즉각적인 생존 전략과 사회적 유대에 초점이 맞추어져 있으며, 불필요한 에너지 소모를 피하는 방향으로 최적화되어 있습니다. 포식자가 없을 때는 불필요한 움직임을 최소화하며, 물속이나 진흙탕에서 몸을 담그고 시간을 보내는 것은 에너지 절약과 체온 조절을 위한 전략입니다. 따라서 카피바라는 위험이 없는 한 최대한 긴장을 풀고 휴식을 취하는 것이 최선이라는 본능적 판단을 따르는 경향이 있습니다. 또한, 카피바라는 고도로 사회적인 동물로서, 무리 내 안정적인 관계 형성을 중요하게 여깁니다. 개별적인 경쟁보다는 협력과 조화가 생존에 유리하기 때문에, 싸움보다는 친밀한 접촉을 통해 유대를 강화하는 행동을 자주 보입니다. 이러한 특징은 사회적 긴장을 최소화하고 불필요한 스트레스를 줄이는 방식으로 진화했음을 반증합니다. 특히, 카피바라는 인간과 같은 복잡한 사고 체계를 가지고 있지는 않지만, 단순한 생존 본능을 넘어 일정 수준의 감정적 경험을 하고 있을 가능성이 제기됩니다. 연구에 따르면, 카피바라는 환경 변화나 인간과의 접촉에 따라 스트레스 반응을 다르게 보이며, 편안한 상태에서는 도파민(dopamine)과 같은 신경전달물질이 증가하는 것이 확인되었습니다.
Q. 죽기 직전 겪는다는 회광반조현상의 원인이 무엇인가요?
안녕하세요. 회광반조(回光返照 ; Terminal Lucidity) 현상은 임종 직전, 의식이 흐릿하거나 혼수 상태에 있던 환자가 갑자기 정신이 맑아지고, 심지어 정상적인 대화나 행동을 보이는 현상을 의미합니다. 이 현상은 고대부터 보고된 바 있으며, 현대 의학에서도 관찰되지만 그 원인은 아직 명확히 규명되지 않았습니다. 다만 여러 가설이 제시되고 있으며, 과학적으로 신경생리학적 변화와 관련하여 몇 가지 유력한 설명이 있습니다. 가장 대두되는 것은, 뇌의 신경 활동 급증과 관련된 가설이 있습니다. 일반적으로 뇌세포는 산소 공급이 줄어들면 기능이 저하되지만, 일부 연구에서는 죽기 직전 특정 뉴런이 비정상적으로 활성화되는 현상이 관찰되었습니다. 2013년 미시간 대학교 연구팀(Borjigin et al.)은 실험용 동물의 심장이 정지된 후 약 30초 동안 뉴런의 활동이 급증하는 현상을 발견하였으며, 이는 뇌가 임종 과정에서 마지막으로 강렬한 신경 신호를 방출할 수 있음을 시사합니다. 이러한 신경 활성 증가는 의식이 순간적으로 맑아지는 효과를 유발할 가능성이 있습니다. 또한, 뇌의 에너지 고갈과 신경전달물질의 방출과 관련된 설명이 제시되고 있습니다. 임종 과정에서 뇌는 대사적으로 불안정한 상태가 되며, 잔여 에너지를 급격히 소모하는 과정에서 특정 신경전달물질(Neurotransmitters)의 비정상적인 방출이 유발될 가능성이 있습니다. 예컨데, 도파민(dopamine), 아세틸콜린(acetylcholine), 글루탐산(glutamate)과 같은 신경전달물질이 마지막 순간에 다량 방출되면서 뇌의 일부 기능이 일시적으로 회복될 수 있습니다. 또한, 산소 부족(hypoxia)에 의해 신경세포막의 전위(potential)가 불안정해지고, 이에 따라 단기적인 신경 활성화가 발생할 가능성도 제기됩니다. 이러한 가설들이 제시되고 있지만, 회광반조 현상은 여전히 많은 부분이 밝혀지지 않은 신경과학적 미스터리로 남아 있습니다. 다만, 점점 더 많은 신경과학 및 생리학 연구가 진행되면서 이 현상의 기전이 점차 명확해질 것으로 기대됩니다.
Q. 안녕하세요.식물학자 린네는 어디사람인가요?
안녕하세요. 스웨덴 출신의 식물학자이자 동물학자, 의사였던 칼 폰 린네(Carl von Linné, 1707~1778)는 근대 생물 분류학의 창시자로 평가받으며, 생물의 학명을 이명법(Binomial nomenclature)으로 정리한 인물입니다. 그는 라틴어식 학명 체계를 확립하였고, 오늘날까지도 사용되는 생물 분류 체계를 구축하였습니다. 특히 인간을 호모 사피엔스(Homo sapiens), 개를 카니스 파밀리아리스(Canis familiaris)로 명명한 것은 그의 대표적인 업적으로 꼽힙니다. 린네는 생물을 분류할때, 종(species)은 불변하는 고정된 개체군이라고 보았습니다. 즉, 한 종이 다른 종으로 변하지 않는다고 생각하였으며, 생물의 특성이 신이 창조한 원형을 그대로 유지하고 있다고 해석하였습니다. 이는 창조론적 관점(Creationism)에 기반한 분류 체계로, 린네는 당시 종의 변화를 인정하지 않았으며, 생물은 처음부터 현재의 형태로 존재했다고 믿었습니다. 그러나 후대의 생물학자들은 진화론(Evolutionary theory)을 통해 종이 시간이 지나면서 변화하고 분화할 수 있음을 증명하였습니다. 따라서 린네가 만든 학명 체계는 현대까지 유지되지만, 그가 믿었던 종의 불변성 개념은 현재 생물학에서는 받아들여지지 않습니다.
Q. 안녕하세요 제가 궁금한게 있는데요.
안녕하세요. 전자담배에 포함된 니코틴(nicotine)이 체내에서 완전히 배출되는데 걸리는 시간은 개인의 대사율, 사용 빈도, 섭취량, 간의 해독 기능 및 신장 배설 능력 등에 따라 다를 수 있습니다. 일반적으로 니코틴의 혈중 반감기(half-life)는 약 2시간으로 보고되며, 이는 섭취된 니코틴의 절반이 대사되는데 걸리는 시간을 의미합니다. 하지만 니코틴이 체내에서 완전히 제거되는 시간은 단순히 반감기의 배수로 계산할 수 있는 것이 아니라, 대사산물 및 각 조직에서의 축적 상태도 고려해야 합니다. 니코틴은 간에서 CYP2A6 효소에 의해 대사되어 주로 코티닌(cotinine)으로 변환되며, 이 대사산물은 신장을 통해 배설됩니다. 코티닌의 반감기는 평균적으로 16~20시간 정도이며, 이는 니코틴보다 훨씬 길기 때문에 소변 검사에서는 니코틴보다는 코티닌을 이용하여 최근 흡연 여부를 판단하는 경우가 많습니다. 일반적으로 단회성 흡입 후 1~3일 이내에 혈중 니코틴 농도는 거의 검출되지 않을 정도로 감소하지만, 코티닌은 신체에서 3~5일, 경우에 따라 10일까지도 검출될 수 있습니다. 소변 검사를 기준으로 할 경우, 보통 3~5일 내에는 니코틴과 코티닌이 검출되지 않으며, 타액 검사에서도 비슷한 결과가 나타납니다. 그러나 모발 검사에서는 니코틴이 수개월 동안 검출될 수 있으며, 이는 흡연 습관이 장기적으로 유지되었는지를 확인하는데 사용됩니다.