Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 갈라파고스 물개? 갈라파고스 바다사자?
안녕하세요. 사진 속 동물은 갈라파고스 바다사자 입니다. 갈라파고스 바다사자는 귀가 있는 작은 외이(귀바퀴)가 있습니다. 이는 갈라파고스 물개에는 없는 특징입니다. 물개는 귀구멍만 있으며 외부로 돌출된 귀는 없습니다. 또한, 앞다리는 비교적 길고 강력하여, 땅에서도 몸을 잘 지탱하고 기동성이 좋습니다. 반면, 물개는 앞다리가 짧고, 몸을 끌면서 움직이는 경우가 많습니다. 학명은 Zalophus wollebaeki로 오직 갈라파고스 제도에만 서식하는 특징이 있습니다. 해안가나 인간이 이용하는 선착장 주변에서도 흔히 볼 수 있으며, 인간에게 상대적으로 친숙하게 행동하는 경향이 있습니다. 이들은 종종 해변이나 벤치 등에서 휴식을 취하며, 특히 새끼들은 놀이를 즐기기도 합니다.
Q. 왜 포유동물은 알을 낳지 않고 새끼를 낳는 걸까요?
안녕하세요. 포유류는 자궁 내에서 태아를 발달시킴으로써 초기 생명 단계에서 새끼를 보호할 수 있습니다. 이는 야생에서 알을 낳아 번식하는 동물들이 겪는 여러 위험(예: 포식자에 의한 알 훼손)으로부터 태아를 보호하는 효과적인 방법입니다. 자궁 내에서의 발달은 새끼의 생존율을 크게 향상시키며, 보다 안정적인 환경에서 성장할 수 있도록 합니다. 또, 항온동물로서 일정한 체온을 유지할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 태아가 자궁 내에서 발달하는 동안 일정한 온도에서 성장할 수 있게 하여, 발달 과정에서 필요한 최적의 조건을 제공합니다. 일정한 체온 유지는 특히 온도 변화가 심한 환경에서 포유류 새끼의 발달에 중요합니다. 포유류는 일반적으로 높은 수준의 사회적 상호작용과 복잡한 행동 패턴을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 어미와 새끼 간의 긴밀한 유대를 필요로 하며, 이 유대는 새끼의 생존과 성공적인 사회화에 결정적인 역할을 합니다. 자궁 내에서 발달한 새끼는 출생 후 어미와의 초기 상호작용을 통해 필요한 보호와 영양을 직접적으로 제공받으며, 이는 그들의 발달에 중요합니다. 모든 포유류가 새끼를 낳는 것은 아닙니다. 예를 들어, 오리너구리와 가시두더지 같은 일부 난태생(monotreme) 포유류는 알을 낳습니다. 이러한 종들은 포유류와 파충류의 중간 형태로 간주되며, 진화의 초기 단계에서 포유류의 특징을 일부 가지고 있으면서도 알을 낳는 특성을 유지하고 있습니다. 이는 진화가 다양한 생존 전략을 통해 여러 생물학적 경로를 탐색한다는 것을 보여주는 예입니다.
Q. 우리가 듣는 소리는 뇌에서 어떻게 해석될까요?
안녕하세요. 소리는 공기 중의 진동으로 시작되어 귀의 외이도를 통해 고막에 도달합니다. 이 진동은 고막을 움직이게 하며, 이 움직임은 중이에 있는 세 개의 뼈(추골, 청취골, 이소골)에 의해 증폭되어 내이의 코클리아로 전달됩니다. 코클리아 내부에서는 유모세포가 이 기계적 진동을 전기 화학적 신호로 변환하는 역할을 합니다. 이 유모세포는 소리의 진동에 반응하여 기계적 움직임을 전기적 신호로 바꾸는 섬모를 가지고 있습니다. 이 변환 과정은 섬모의 변형을 통해 이루어지며, 섬모가 변형될 때마다 세포 내외부의 이온 흐름이 변화하여 전기적 펄스를 생성합니다. 생성된 전기 신호는 청각 신경을 통해 뇌의 청각 중추로 전달됩니다. 청각 신경은 코클리아에서 발생한 신호를 뇌간, 특히 청각 경로에 있는 여러 핵을 거쳐 뇌의 피질로 보냅니다. 이 경로를 따라 신호는 처리되고 해석됩니다. 뇌의 피질, 특히 측두엽에 위치한 청각 피질에서는 이 신호들이 최종적으로 의미 있는 소리로 해석됩니다. 뇌의 청각 피질에서는 소리의 높이, 강도, 지속 시간 등의 특성이 분석됩니다. 이러한 정보는 우리가 음악을 듣거나 말소리를 이해하고, 공간적인 소리 위치를 인식하는 데 필수적입니다. 소리의 이러한 특성들이 통합되어, 우리가 일상적으로 경험하는 복잡한 청각적 경험을 만들어냅니다.
Q. 왜 고등동물일수록 체중에 비해 뇌가 커지는건가요?
안녕하세요. 뇌의 크기가 크면 클수록, 특히 대뇌 피질의 발달이 두드러질수록 그 종은 보다 복잡한 행동과 학습 능력, 문제 해결 능력을 갖추게 됩니다. 대뇌는 생각, 기억, 의사결정, 미래 계획과 같은 고차원적인 인지 기능을 담당합니다. 따라서 고등 동물일수록 이러한 인지 기능의 필요성이 커지며, 이는 생존과 번식에 직접적인 영향을 미칩니다. 사회적 상호작용이 복잡한 동물일수록 더 큰 뇌를 가질 필요가 있습니다. 복잡한 사회 구조 속에서 다른 개체와의 관계를 관리하고, 상호작용을 통해 생존하는 데 필요한 정보를 처리, 저장하고 의사소통하는 능력이 필수적입니다. 예를 들어, 인간, 돌고래, 일부 새들은 매우 복잡한 사회적 구조를 가지고 있으며, 이들 종은 상대적으로 큰 뇌를 가지고 있습니다. 또한, 더 높은 뇌 용량은 동물이 그들의 환경에 보다 효과적으로 적응하게 해줍니다. 변화하는 환경 조건에 대응하기 위해 필요한 학습, 기억, 적응 능력이 뇌의 발달을 촉진합니다. 이는 도구 사용, 이동 경로 최적화, 음식 찾기 등의 복잡한 행동을 가능하게 합니다. 큰 뇌는 더 많은 에너지를 소모합니다. 따라서 뇌 크기가 크다는 것은 생존과 번식에 큰 이점을 제공하지 않는 한 진화적으로 유지되기 어렵습니다. 고등 동물일수록 이러한 에너지 비용을 감당할 수 있는 충분한 자원과 복잡한 생존 전략이 필요하며, 이는 뇌 크기의 증가와 직결됩니다. 이와 같은 사실들은 뇌 크기의 진화가 단순히 물리적인 크기 증가 이상의 의미를 가진다는 것을 보여줍니다. 뇌의 크기와 기능의 발달은 종의 생존 전략과 직접적으로 연결되어 있으며, 이는 고등 동물에서 더욱 두드러지게 나타납니다. 해당 내용에 대해 조금 더 심도 있는 내용을 이해하고 싶으시다면, Principles of Neural Science (Kandel et al.)와 같은 신경과학 교과서를 찾아보시길 추천드립니다.
Q. 키나 골격, 사람의 물리적인 부분은 모두 유전인가요?
안녕하세요. 유전자는 키, 골격의 크기와 형태, 근육량, 모발의 색과 질, 피부 색상 등의 특성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 부모의 키가 크면 자녀도 키가 클 가능성이 높은 것은 유전적인 요인 때문입니다. 유전자는 DNA 내의 특정 부위에서 정보를 제공하여 개인의 물리적인 특성을 형성합니다. 환경적 요인도 개인의 신체적 특성에 영향을 미칩니다. 영양 상태, 운동량, 생활 습관, 건강 상태 등이 이에 해당합니다. 어린 시절 충분한 영양 섭취와 운동은 키 성장에 긍정적인 영향을 미칩니다. 또한, 질병이나 영양 결핍은 성장을 저해할 수 있습니다. 서구화된 식습관이 얼굴의 크기에 영향을 미친다는 주장은, 서구의 식단이 단백질과 비타민이 풍부하고, 어린 시절부터 규칙적이고 고른 영양 섭취가 가능하다는 점에 원인이 있습니다. 이러한 식습관은 뼈의 성장과 발달에 중요한 역할을 하며, 특히 얼굴 뼈의 발달에도 영향을 줄 수 있습니다. 연구에 따르면, 영양 상태가 좋은 환경에서 자란 아이들은 더 발달된 얼굴 구조를 가질 가능성이 높습니다.