Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 미역이나 다시마의 표면에 미끌거리는 것은 어떤 성분으로 되어 있나요?
안녕하세요. 미역과 다시마 표면의 미끌거리는 점액질은 주로 알긴산(alginate), 후코이단(fucoidan), 라미나린(laminarin)과 같은 다당류(polysaccharides)로 구성되어 있습니다. 알긴산(알긴산나트륨 ; sodium alginate)은 다시마과(Laminariaceae) 및 미역과(Undariaceae)에 풍부하게 함유된 점액 다당류로, 수분을 흡수하는 성질이 강하여 미끌거리는 감촉을 형성합니다. 이는 해조류가 건조한 환경에서도 수분을 유지할 수 있도록 도와주며, 해조류 조직을 보호하는 역할을 합니다. 또한, 알긴산은 강한 점탄성을 가지며, 식품 및 의약품 산업에서 겔 형성제, 안정제, 점증제로 활용됩니다. 후코이단(fucoidan)은 황산화된 다당류(sulfated polysaccharide)로, 주로 다시마와 미역의 세포벽에 존재하며, 점액질을 형성하는 주요 성분 중 하나입니다. 후코이단은 항산화, 항바이러스, 면역 조절 등의 생리활성을 가지며, 미역과 다시마가 해양 환경에서 외부 미생물이나 병원균으로부터 스스로를 보호하는데 기여합니다. 라미나린(laminarin)은 β-글루칸(β-glucan)의 일종으로, 다시마와 미역이 에너지를 저장하는 형태입니다. 이 다당류는 면역 조절과 항균 작용을 가지며, 세포막 보호 및 스트레스 저항성을 높이는 기능을 합니다. 이러한 점액 성분들은 해조류가 해양 환경에서 생존하는데 필수적인 역할을 합니다. 우선, 수분 보유력을 증가시켜 해조류가 조간대(intertidal zone)에서 일시적으로 노출되더라도 건조를 방지할 수 있도록 도와줍니다. 또한, 점액질은 외부 미생물과 해양 생물의 부착을 억제하며, 물속에서 부드러운 표면을 유지하며 유체역학적으로 효율적인 형태를 제공합니다. 이와 관련된 심도 있는 내용이 궁금하시다면 Ale, M. T., Meyer, A. S., & Fuentes, L. A. (2011). Fucoidan from brown seaweeds: an update on structural characteristics and potenital applications. Marine Drugs, 9(1), 2106-2130. 또는 Kloareg, B., & Quatrano, R. S. (1988). Structure of the cell wall of marine algae and ecophysiological functions of the martix polysaccarides. Oceanography and Marine Biology: An Annual Review, 26, 259-315. 와 같은 논문을 추천드립니다.
Q. 열대지역에도 사는 펭귄이 있다고 하는데 어디에 사나요?
안녕하세요. 펭귄은 일반적으로 극지방과 한랭한 환경에서 서식하는 조류로 알려져 있으나, 일부 종은 온대 및 열대 지역에서도 발견됩니다. 특히, 갈라파고스펭귄(Galápagos penguin, Spheniscus mendiculus)은 가장 저위도에서 서식하는 펭귄 종으로, 적도 부군의 갈라파고스 제도(Galápagos Islands, 에콰도르령)에서 발견됩니다. 이 지역은 적도에 위치하지만, 차가운 홈볼트 해류(Humboldt Current)와 크로멜린 해류(Cromwell Current)의 영향으로 비교적 낮은 해수 온도가 유지되므로, 펭귄이 서식할 수 있는 환경이 조성됩니다. 이외에도 열대 및 온대 지역에서 서식하는 펭귄으로는 홈볼트펭귄(Spheniscus humboldti) 이 페루와 칠레 연안에서 서식하며, 마젤란펭귄(Spheniscus magellanicus)은 아르헤니나, 칠레, 브라질 남부 해안에서 발견됩니다. 또한, 아프리카펭귄(Spheniscus demersus)은 남아프리카 연안에서 서식하며, 비교적 따뜻한 기후에서도 적응하여 번성합니다. 결론적으로, 펭귄은 남극뿐만 아니라 남아메리카, 아프리카, 갈라파고스 제도와 같은 저위도 지역에서도 서식할 수 있으며, 이는 차가운 해류의 영향으로 가능해진 적응 사례입니다. 그중에서도 갈라파고스 펭귄이 가장 적도에 가까운 서식지를 가진 종으로, 열대 기후에서도 생존할 수 있도록 진화하였습니다. 이와 관련된 내용을 심도 있게 접근하고 싶으시다면 García-Borboroglu, P., & Boersma, P. D. (2013). Penguins: Natural History and Conservation. University of Washington Press. 또는 Williams, T. D. (1995). The Penguins: Spheniscidae. Oxford University Press.와 같은 논문을 추천드립니다.
Q. 알바트로스가 아주 오랳동안 하늘에 떠 있을 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 알바트로스(albatross)는 역풍 활공?(dynamic soaring) 과 경사 상승 비행(slope soaring)이라는 두 가지 비행 기술을 활용합니다. 역풍 활공은 바다 위에서 바람이 지표면과 충돌하여 생기는 속도 차이를 이용하는 방식입니다. 바람의 세기가 약한 해수면 가까운 곳에서부터 강한 고도까지 상승하면서 기류 차이를 이용해 추진력을 거의 소비하지 않고 계속해서 비행할 수 있습니다. 이 방식으로 알바트로스는 날갯짓을 거의 하지 않고도 수천 킬로미터를 이동할 수 있으며, 바람을 이용해 최소한의 에너지로 이동이 가능합니다. 알바트로스의 날개는 매우 길고 가늘며, 활강(gliding)에 적합한 형태로 진화하였습니다. 일부 종은 날개 길이가 3.5m에 이르며, 이는 조류 중 가장 큰 날개폭입니다. 이처럼 긴 날개는 양력을 극대화하며, 날개 관절이 특수한 잠금 기작(locking mechanism)을 가지고 있어, 날갯짓 없이도 날개를 펼친 상태를 유지할 수 있습니다. 이 덕분에 장시간 날아도 근육 피로가 최소화됩니다. 신체적으로도 장거리 비행에 적응되어 있습니다. 기초 대사율이 낮고, 지방 저장 능력이 뛰어나며, 에너지를 효율적으로 사용하는 방식으로 진화하였습니다. 또한, 알바트로스는 해수를 직접 섭취할 수 있는 특수한 소금샘(salt gland)을 가지고 있어, 해양 환경에서 장시간 머무를 수 있습니다. 이에 대한 심도 있는 내용을 접하고 싶으시다면 Suryan, R. M., Anderson, D. J., Shaffer, S. A., et al. (2008). Wind, waves, and wing loading: morphological specialization may limit range expansion of endangered albatrosses. PLoS ONE, 3(12), e4016. 또는 Pennycuick, C. J. (2002). Bird Flight Perfomance: A Practical Claculation Manual. Oxford University Press. 와 같은 논문을 추천드립니다.
Q. 새들이 날아가면서 똥을 싸는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 새들이 날아가면서 배설하는 이유는 비행 중 신체의 무게를 줄이고, 소화 시스템의 구조적 특성 때문입니다. 조류는 비행이라는 에너지가 많이 소모되는 활동을 수행하기 위해 몸을 가능한 가볍게 유지해야 하며, 소화기관 역시 이에 맞춰 최적화되어 있습니다. 포유류와 달리 조류는 요로(urinary tract)와 항문(anus)이 따로 존재하지 않고, 배설물이 '총설배강(cloaca)'을 통해 한 번에 배출되는 방식을 사용합니다. 이는 불필요한 장기나 배설물 저장 공간을 줄여 몸을 가볍게 유지하는 전략과 관련이 있습니다. 또한, 새들은 비행 중에도 신진대사가 활발하게 이루어지므로, 배설물을 오래 저장할 필요가 없으며, 일정한 간격으로 배출하는 것이 효율적입니다. 조류의 신장은 포유류와 다르게 요산(uric aicd) 형태로 질소 노폐물을 배출하며, 이는 액체 형태의 소변을 볼 필요 없이 반고체 상태로 신속하게 배출될 수 있도록 합니다. 따라서, 새들은 비행 중에도 큰 부담 없이 배설을 하며, 이는 몸무게를 조절하는 역할을 합니다. 결론적으로, 새들이 날아가면서 배설하는 것은 체중을 줄여 비행 능력을 최적화하고, 불필요한 노폐물을 즉각 배출하는 신체 구조적 적응의 결과로 해석됩니다.
Q. 두루미와 같은 긴다리 조류가 한다리로 서 있는 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 두루미와 같은 긴다리 조류가 한쪽 다리로 서 있는 이유는 체온 유지와 에너지 절약을 위한 생리적 적응으로 해석됩니다. 조류는 비교적 높은 대사율을 가지고 있어 열 손실을 최소화하는 것이 생존에 중요한 요소입니다. 다리는 깃털로 덮이지 않아 체온을 유지하는데 취약한 부위이며, 특히 물가에서 생활하는 조류의 경우 차가운 환경에서 다리를 통해 열이 빠져나가는 것을 방지할 필요가 있습니다. 한쪽 다리를 몸쪽으로 접고 한 다리로 서면 다리 한쪽에서의 열 손실을 절반으로 줄일 수 있으며 ,이는 체온 유지에 매우 효과적인 전략입니다. 또한, 한 다리로 서는 것은 에너지 절약에도 기여할 수 있습니다. 많은 조류는 다리 관절의 잠금 기작(locking mechanism)을 이용하여 근육의 피로도를 최소화하면서도 균형을 유지할 수 있도록 진화하였습니다. 이는 플라밍고를 포함한 일부 조류에서 관찰되는 현상으로, 특정한 자세를 유지할 때 근육을 거의 사용하지 않고도 안정적으로 한쪽 다리로 서 있을 수 있는 구조적 적응이 이루어졌음을 시사합니다. 결론적으로 ,두루미와 같은 조류가 한쪽 다리로 서는 것은 체온 유지와 에너지 절약을 위한 생리·해부학적 적응의 결과로 볼 수 있으며, 이는 해당 조류가 서식하는 환경에서 보다 효율적으로 생존할 수 있도록 진화한 방식입니다.