Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 속력이 높을수록 더 제동 거리가 길어지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 속력이 증가함에 따라 제동 거리가 기하급수적으로 늘어나는 현상은 물리학의 근본적 원리에 근거하고 있습니다. 이 현상을 이해하기 위해선, 먼저 운동 에너지의 개념과 이 에너지가 속도의 제곱에 비례한다는 점을 고려해야 합니다. 운동 에너지는 E = (1/2)mv²로 표현되며, 여기서 m은 질량이고 v는 속도입니다. 이 공식에서 볼 수 있듯이, 속도가 두 배 증가하면 운동 에너지는 네 배로 증가합니다. 제동 거리를 이해하는 또 다른 핵심 요소는 제동 중에 소모되어야 할 에너지 양과 이 에너지를 소모하는 과정에서의 마찰력의 역할입니다. 제동 시 발생하는 마찰력은 타이어와 도로 사이, 브레이크와 바퀴 사이에서 발생하는 마찰에 의해 운동 에너지가 열로 전환됩니다. 이 과정에서 속도의 제곱에 비례하여 에너지가 증가하므로, 속도가 증가함에 따라 필요한 제동 거리도 급격히 증가합니다. 제동 거리 d는 d = v² / (2μg)로 근사할 수 있습니다. 여기서 μ는 마찰 계수이고 g는 중력 가속도입니다. 속도 v의 제공이 직접적으로 제동 거리에 영향을 미치므로, 속도가 증가할수록 제동 거리는 제곱적으로 증가합니다.
Q. mRNA백신에서 응용되는 유라실의 무독변이가 정확히 무엇인가요?
안녕하세요. mRNA 백신 개발에서 응용되는 유라실의 무독변이(pseudouridine modification)는 mRNA의 안정성과 효능을 향상시키는 중요한 기술입니다. 이 변형은 자연적으로 발생하는 뉴클레오사이드인 유라실을 유사체인 유도 유라실로 대체하는 과정을 포함합니다. 유라실을 유도 유라실로 대체하는 것은 면역 시스템의 감지를 피하여, 인체의 면역 반응을 줄입니다. 자연 상태의 mRNA는 면역 시스템에 의해 신속하게 감지되고 분해될 수 있습니다. 이는 특히 본래 RNA가 외래 병원체로부터 나왔을 때 반응하는 내재된 면역 경로를 활성화할 때 발생합니다. 유도 유라실을 사용함으로써, mRNA는 면역계에 의해 적대적인 외부 요소로 간주되는 것이 줄어들어, 백신 mRNA의 세포 내 생존율이 높아집니다. 유도 유라실이 포함된 mRNA는 번역 과정에서 더 효율적으로 단백질을 생산할 수 있습니다. 이는 mRNA 분자의 구조적 안정성이 증가하고, 리보솜과의 상호 작용이 개선되기 때문입니다. 유라실의 무독변이 기술은 mRNA 백신의 안전성을 증가시키는 데 도움을 줍니다. 유도 유라실을 사용함으로써 자연 유라실이 갖는 면역 활성화 가능성을 감소시키므로, 백신 관련 부작용이 감소될 수 있습니다. 또한, 이 기술은 백신의 내구성을 높이고, 온도에 대한 의존도를 줄여 더 넓은 지역에 배포가 가능하게 합니다. 그러나 모든 의료 개입과 마찬가지로, 백신 개발과 사용에 있어서 부작용의 가능성은 완전히 제거될 수 없습니다. mRNA 백신의 임상 시험과 모니터링 과정에서, 이러한 유도 유라실을 포함한 mRNA 변형이 인체에 미치는 영향을 계속해서 평가하고 있습니다.
Q. 동물과 식물의 성이 두 가지로 나뉘어 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 동물과 식물에서 성이 두 가지로 나뉘어 있는 현상, 즉 이성체(二性體)로 나타나는 현상은 생물학적 다양성과 종의 적응력을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 성의 분화는 유전적 다양성을 증가시키는 중요한 기제로 작용합니다. 이성체 시스템에서는 두 개의 다른 성(암컷과 수컷 또는 여성과 남성)이 서로 다른 유전자를 교환할 수 있습니다. 이 과정에서 생식 시 각 부모로부터 오는 유전자가 혼합되어, 후대에 새로운 유전적 조합이 나타나게 됩니다. 이러한 유전적 혼합은 자손들이 환경 변화에 더 잘 적응할 수 있게 하고, 질병에 대한 저항력을 높이는 등의 생물학적 이점을 제공합니다. 자연 선택의 관점에서 볼 때, 이성체의 성별 분화는 특정 환경에서 생존과 번식에 유리한 형질을 가진 개체가 그 유전자를 다음 세대에 전달할 확률을 높입니다. 성적인 번식을 통한 유전적 다양성은 개체군이 병원체의 변화나 환경적 스트레스 조건에 더 효과적으로 적응하도록 돕습니다. 성이 두 가지로 나뉘는 시스템은 진화적으로도 안정적인 전략으로 여겨집니다. 비록 성을 갖지 않고 번식하는 단성 번식(예: 분열, 발생)도 존재하지만, 이러한 방식은 유전적 변이가 적어, 환경 변화에 대한 적응력이 낮을 수 있습니다. 이성체의 성적 번식은 비록 더 많은 에너지와 자원을 필요로 하지만, 장기적으로 볼 때 종의 생존과 번식 적합도를 높이는 효과적인 수단입니다.
Q. 여름에는 태양에 머리 위에 겨울에는 조금은 내려온 상태에서 해가뜨고 지는데 왜 그런가요?
안녕하세요. 태양의 뜨고 지는 위치가 여름과 겨울에 다르게 보이는 현상은 지구의 자전축이 기울어져 있기 때문입니다. 지구의 자전축은 약 23.5도의 기울기를 가지고 있으며, 이 기울기 때문에 태양의 고도와 하루 동안의 일조 시간이 계절에 따라 변화합니다. 지구의 경사각 때문에, 태양은 한 해 동안 지구의 다양한 위도에서 다른 각도로 비추게 됩니다. 이는 계절의 변화뿐만 아니라, 극지방에서 겪는 극낮과 극밤 현상과 같은 다양한 자연 현상을 설명해 줍니다.결론적으로, 지구의 자전축의 기울기가 계절 변화의 근본적인 원인이며, 이로 인해 태양의 높이와 뜨고 지는 위치가 계절마다 다르게 관찰됩니다. 이 기울기가 없다면, 지구는 계절 변화 없이 일년 내내 비슷한 기후를 경험하게 될 것입니다. 이런 지구의 기울기와 계절 변화에 관한 더 자세한 설명은 기본 천문학 교과서나 천체 물리학 관련 학술 자료에서 찾아볼 수 있습니다. 지구의 북반구가 태양에서 멀어지도록 반대 방향으로 기울어져 있을 때는, 태양은 하늘에서 낮은 위치에서 뜨고 집니다. 이 때문에 태양의 궤적이 더 짧고, 하루 동안의 일조 시간이 짧아집니다. 태양이 낮게 뜨기 때문에 태양 광선이 지면에 더 비스듬히 도달하며, 이는 겨울의 낮은 기온을 초래합니다. 지구의 경사각 때문에, 태양은 한 해 동안 지구의 다양한 위도에서 다른 각도로 비추게 됩니다. 이는 계절의 변화뿐만 아니라, 극지방에서 겪는 극낮과 극밤 현상과 같은 다양한 자연 현상을 설명해 줍니다.결론적으로, 지구의 자전축의 기울기가 계절 변화의 근본적인 원인이며, 이로 인해 태양의 높이와 뜨고 지는 위치가 계절마다 다르게 관찰됩니다. 이 기울기가 없다면, 지구는 계절 변화 없이 일년 내내 비슷한 기후를 경험하게 될 것입니다. 이런 지구의 기울기와 계절 변화에 관한 더 자세한 설명은 기본 천문학 교과서나 천체 물리학 관련 학술 자료에서 찾아볼 수 있습니다.
Q. 과일은 보통 껍질을 다벗겨내고 먹는데
안녕하세요. 많은 과일의 껍질에는 실제로 속살만큼이나 중요한 영양소가 풍부하게 들어 있습니다. 과일 껍질에는 섬유질, 비타민, 미네랄, 그리고 항산화물질이 종종 속살보다 더 높은 농도로 함유되어 있습니다. 예를 들어, 사과 껍질에는 사과의 속보다 더 많은 비타민 C와 비타민 A가 있으며, 포도 껍질에는 레스베라트롤(Resveratrol)이라는 강력한 항산화제가 포함되어 있습니다. 대부분의 과일 껍질은 섬유질이 풍부하여 소화 건강을 증진시키고, 장기간 포만감을 제공합니다. 많은 과일 껍질, 특히 베리류와 사과의 껍질에는 세포 손상을 예방하는 데 도움을 주는 항산화물질이 풍부합니다. 비타민 C, 비타민 A, 그리고 특정 미네랄들이 껍질에 더 많이 포함되어 있는 경우가 많습니다.