Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 물은 왜 온도에 따라서 밀도가 달라지나요
안녕하세요. 물 분자는 각각의 산소 원자와 수소 원자 사이에 강한 공유 결합을 가지며, 또한 다른 물 분자의 수소 원자와 수소 결합을 형성합니다. 이 수소 결합은 물 분자가 구조화되는 방식에 영향을 주며, 온도가 변함에 따라 이 결합의 정도가 변화합니다. 또한, 온도가 상승함에 따라 물 분자의 운동 에너지가 증가합니다. 이로 인해 분자 간의 평균 거리가 넓어지고, 결과적으로 같은 부피에 들어가는 분자의 수가 감소하여 밀도가 낮아집니다. 물의 밀도는 4°C에서 최대가 됩니다. 이 온도에서 물의 수소 결합은 최적의 구조를 형성하여 분자 간 거리가 가장 효율적으로 조밀하게 배열됩니다. 4°C 이상에서 온도가 상승하면 분자들이 활발하게 움직이기 시작해 더 멀리 떨어지며 밀도가 감소합니다. 반면, 4°C 이하로 온도가 떨어지면 물은 점점 얼음으로 변하면서 결정 구조를 형성하게 되는데, 이 얼음의 구조는 물 분자가 더 넓은 공간에 배열되도록 만들어 밀도가 더 낮아집니다.
Q. 연어는 바다물과 민물 두곳에서 생존할수있나요
안녕하세요. 연어는 바다와 민물 양쪽에서 생존할 수 있는 특별한 능력을 가진 물고기입니다. 이러한 능력은 이하생 생물(anadromous species)로 분류되는 연어의 생활 사이클과 밀접하게 관련되어 있습니다. 연어는 일반적으로 민물에서 태어납니다. 부화 후, 새끼 연어는 강에서 몇 년 동안 성장한 후 바다로 이동합니다. 바다에서 성숙한 연어는 다시 번식을 위해 출생한 강으로 돌아옵니다. 이 이동 패턴은 그들의 생활 사이클에서 필수적인 부분입니다. 연어의 가장 중요한 생리적 적응 중 하나는 삼투압 조절 능력입니다. 바다와 민물의 염분 농도는 매우 다르기 때문에, 연어는 이 두 환경 사이에서 삼투압을 조절할 수 있는 능력을 개발해야 합니다. 바다에서는 그들의 몸이 주변보다 높은 염분 농도를 유지하도록 삼투압을 조절하여 몸에서 물이 빠져나가는 것을 방지합니다. 반면, 민물에서는 낮은 염분 농도에 맞춰 체내에서 물이 들어오는 것을 조절합니다. 연어는 호르몬, 특히 코르티코스테로이드와 같은 스트레스 호르몬의 조절을 통해 이러한 환경 변화에 적응합니다. 이 호르몬들은 연어가 민물에서 바닷물로 이동할 때 그리고 그 반대 상황에서 생체 내 염분과 물의 균형을 조절하는 데 중요합니다.
Q. 달팽이는 왜 자웅동체가 되었는지 궁금합니다.
안녕하세요. 달팽이는 느린 이동 속도와 제한된 행동 반경 때문에 교미 상대를 쉽게 찾기 어려운 상황에 처하기 쉽습니다. 이러한 조건에서 자웅동체는 번식 가능성을 높이는 중요한 진화적 이점으로 작용합니다. 한 개체가 암수 양쪽의 생식 역할을 수행할 수 있으므로, 교미 상대를 만났을 때 서로의 역할에 구애받지 않고 번식이 가능해집니다. 이는 번식의 유연성을 제공하며, 상대적으로 낮은 개체 밀도에서 번식 성공률을 높이는 데 기여합니다. 또한, 일부 달팽이 종은 자가 수정(self-fertilization)도 가능하여, 외부의 교미 상대가 전혀 없는 상황에서도 번식할 수 있는 능력을 지닙니다. 이러한 자가 수정은 유전적 다양성이 줄어들 가능성을 내포하지만, 극단적인 환경적 스트레스 상황에서 종의 생존을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 자웅동체는 번식 비용을 효율적으로 분배하는 장점도 있습니다. 에너지를 암컷과 수컷의 생식 기관을 각각 발달시키는 데 집중하지 않고, 하나의 개체에서 두 역할을 수행함으로써 에너지 소비를 최적화할 수 있습니다. 이러한 전략은 낮은 자원 가용성이나 가혹한 환경에서도 적응적으로 유리합니다.
Q. 기러기 떼가 하늘로 날아가는 게 보입니다. 세어보니 50에서 60마리는 될것 같은데, 일렬로 줄을 맞춰 날아갑니다. 어쩜 이렇게 횡렬로 즐을 맞추어 날아갈 수가 있을까요?
안녕하세요. 기러기 떼가 일렬로 또는 V자 형태로 비행하는 현상은 항공 역학적 효율성을 극대화하는 진화적 적응입니다. 이 비행 형태는 각 개체가 앞서 나는 새의 날개 끝에서 발생하는 소용돌이를 이용하여 얻는 상승 기류를 활용함으로써 에너지 소모를 최소화합니다. 이는 '항력 감소(Drag Reduction)'라고 불리며, 앞선 새가 생성하는 공기의 흐름이 뒤따르는 새에게 상대적으로 낮은 저항을 제공하므로 비행 중 에너지 효율을 증가시킵니다. 또한, 이러한 비행 배열은 의사 소통 및 내비게이션을 용이하게 합니다. 각 새는 전방과 측면의 동료들을 쉽게 볼 수 있어 비행 방향과 속도를 조정하는 데 필요한 정보를 신속하게 교환할 수 있습니다. 이는 특히 긴 이주 경로에서 그룹의 일관성과 동기화를 유지하는 데 중요합니다.
Q. 왜 고양이는 캣닢 냄새에 반응할까요?
안녕하세요. 고양이가 캣닢에 반응하는 현상은 주로 캣닢에 포함된 화학물질인 네페탈락톤(Nepetalactone) 때문입니다. 네페탈락톤은 캣닢의 잎과 줄기에서 발견되는 테르펜 유도체로, 고양이의 뇌에 있는 페로몬 수용체에 작용하여 마치 페로몬과 같은 반응을 유도합니다. 네페탈락톤은 고양이의 후각 수용체에 결합할 때, 일반적으로 성적 흥분 또는 기쁨과 관련된 신경 전달 물질을 방출하는 뇌의 영역을 자극합니다. 이 화학물질은 고양이의 뇌에서 도파민(Dopamine)과 같은 신경 전달 물질의 방출을 촉진시킬 수 있으며, 이는 고양이가 캣닢에 노출되었을 때 보이는 전형적인 행동 변화를 설명할 수 있습니다. 고양이는 이 물질을 맡았을 때 굴러다니기, 머리를 문지르기, 울기, 흥분하거나 공격적인 행동을 보일 수 있습니다. 모든 고양이가 캣닢에 반응하는 것은 아닙니다. 연구에 따르면, 약 70%의 고양이가 캣닢에 반응을 보이며, 이는 유전적 요인에 의해 결정될 수 있습니다. 즉, 캣닢에 대한 반응성은 특정 유전자의 영향을 받을 수 있으며, 그 유전자가 없는 고양이는 캣닢에 대해 아무런 흥미를 보이지 않을 수 있습니다. 캣닢은 자연에서 고양이류에게 무해하며, 고양이가 이 식물을 사용하여 스트레스를 해소하고 휴식을 취하는 데 도움을 주는 자연적인 방법일 수 있습니다. 또한, 이 식물은 고양이가 자신의 영역을 표시하는 데 사용할 수도 있습니다.