Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 달리기를 하면 숨이 차는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 달리기를 할 때 숨이 차는 이유는 신체가 운동을 통해 요구하는 산소량이 급격히 증가하기 때문입니다. 신체는 운동을 할 때 근육이 더 많은 에너지를 필요로 하며, 이를 위해 산소와 포도당을 사용하여 ATP(아데노신 삼인산, Adenosine Triphosphate)라는 에너지원으로 변환합니다. 이 과정은 세포 호흡(cellular respiration)이라고 불리며, 충분한 산소 공급이 필수적입니다. 달리기를 시작하면 근육 세포는 매우 빠르게 에너지를 소모하게 되고, 이로 인해 대사율(metabolic rate)이 급격히 증가합니다. 더 많은 산소가 필요하게 되면서, 호흡의 빈도와 깊이가 증가하여 폐가 혈액에 더 많은 산소를 공급하려고 합니다. 폐에서는 산소는 혈액을 통해 심장으로 운반되고, 그 다음 각 근육으로 전달되어 에너지 생성에 사용됩니다. 그러나 운동 강도가 높아지면서 산소의 공급이 근육의 요구를 따라가지 못하면, 인체는 산소가 부족한 상태, 즉 산소 부채(oxygen debt)에 빠지게 됩니다. 이러한 상태에서는 심장 박동 수가 빨라지고, 호흡이 깊고 빠르게 증가하게 됩니다. 이는 근육에 충분한 산소를 공급하고, 또한 대사 과정에서 생성된 이산화탄소(CO₂)를 빠르게 제거하기 위한 것입니다. 이산화탄소는 혈액의 산도를 증가시키기 때문에, 이를 신속히 배출하지 않으면 신체 내 pH 균형이 깨질 수 있습니다. 신체는 이를 방지하기 위해 호흡을 더 빠르고 깊게 하여 과도한 이산화탄소를 제거하려고 합니다. 이처럼 달리기를 할 때 숨이 차는 현상은 근육의 높은 산소 요구와 이산화탄소 제거 필요에 의해 발생하며, 이는 신체의 자연스러운 반응입니다. 달리기를 지속하면서 심폐 지구력이 향상되면, 폐와 심장의 능력이 증가하여 더 많은 산소를 공급하고, 효율적으로 이산화탄소를 제거하게 되어, 숨이 덜 차게 되는 효과를 볼 수 있습니다.
Q. 귀지를 보고 어떻게 고래의 나이를 알 수 있는 건가요?
안녕하세요. 고래의 나이를 귀지를 통해 추정하는 방법은 귀지(earwax)가 고래의 성장 과정에서 층층이 쌓이는 특성을 이용한 것입니다. 고래는 평생 동안 귀지(또는 귀지 플러그, earplug)를 생성하며, 이 귀지는 고래의 귓구멍 안에 지속적으로 축적됩니다. 이 귀지는 마치 나무의 나이테와 같은 역할을 합니다. 즉 귀지의 층을 세는 것으로 고래의 나이를 추정할 수 있습니다. 고래의 귀지 플러그는 계절적 변화에 따라 연속적으로 형성되며, 밝은 색과 어두운 색의 두 가지 층이 교대로 나타납니다. 이러한 층은 고래의 생리적 상태 변화와 관련이 있습니다. 예를 들어, 밝은 층은 고래가 먹이를 먹고 활봘하게 활동하는 계절에 형성되며, 어두운 층은 번식이나 겨울철과 같은 활동이 적은 기간에 형성됩니다. 이 두 가지 층이 하나의 주기를 이루며, 매년 반복됩니다. 따라서 귀지 플러그의 층을 세면 고래의 나이를 추정할 수 있습니다. 일반적으로, 고래의 귀지에는 한 해에 두 개의 층(밝은층과 어두운층)이 축적되며, 이로 인해 나이를 계산할 때 층의 수를 세고, 이를 2로 나누어 고래의 나이를 추정합니다. 예를 들어, 귀지 플러그에서 20개의 층을 발견했다면, 고래의 나이는 약 10년 정도일 것으로 추정할 수 있습니다.
Q. 과일과 채소를 구분하는 기준이 무엇인가요?
안녕하세요. 과일과 채소를 구분하는 기준은 주로 생물학적 정의와 요리적 또는 문화적 정의 사이에서 다르게 나타납니다. 이 때문에 토마토와 같이 논란이 되는 식물들이 존재하며, 과일과 채소를 혼동하기 쉽습니다. 생물학적 관점에서, 과일은 식물의 꽃에서 형성된 성숙한 씨방(ovary)이며, 씨앗을 품고 있는 부분입니다. 과일은 주로 식물의 번식을 돕기 위해 발달한 구조로, 씨앗을 보호하고, 이를 퍼뜨리는 역할을 합니다. 이 정의에 따르면, 씨앗을 가진 대부분의 식물성 식품(ex : 토마토, 오이, 호박, 피망, 가지 등)은 과일로 분류됩니다. 반면, 채소는 식물의 다른 부위, 즉 뿌리, 줄기, 잎 또는 꽃 부분을 가리킵니다. 예를 들어, 당그는 뿌리, 셀러리는 줄기, 시금치는 잎, 브로콜리는 꽃 부분을 먹기 때문에 생물학적으로 채소로 분류됩니다. 요리적 정의는 생물학적 정의와 다소 차이가 있습니다. 요리적 관점에서는 식물의 단맛과 요리에 사용되는 방식에 따라 과일과 채소를 구분합니다. 일반적으로 단맛이 강하고 생으로 먹기에 적합하며, 디저트나 샐러드와 같은 요리에 많이 사용되는 식물성 식품은 과일로 간주됩니다. 반면, 단맛이 없고 주로 메인 요리나 반찬에 사용되는 식물성 식품은 채소로 간주됩니다. 이러한 기준에 따르면, 토마토는 단맛이 비교적 적고 다양한 요리에 사용되기 때문에 채소로 여겨집니다.
Q. 폐에서는 기체 교환을 어떻게 하는 걸까요?
안녕하세요. 폐 자체에는 근육이 없으며, 폐의 팽창과 수축은 주로 호흡근(Repiratory muscles)의 활동에 의해 이루어집니다. 이러한 기체 교환 과정은 흉곽의 움직임과 폐포의 구조적 특성에 의해 가능해집니다. 폐의 팽창과 수축을 돕는 주요 근육은 횡격막(diaphragm)과 늑간극(intercostal muscles)입니다. 횡격막은 폐 바로 아래에 위치한 돔 모양의 근육으로, 수축 시 아래로 내려가면서 흉강(Thoracic cavity)의 부피를 증가시킵니다. 이와 동시에, 외늑간극(External intercostal muscles)은 갈비뼈를 위로 들어 올려 흉강의 부피를 더욱 확장시킵니다. 흉강의 부피가 증가하면 흉강 내부의 압력이 감소하고, 외부의 대기압이 상대적으로 높아지면서 공기가 폐로 들어오게 됩니다. 이를 흡기(inhalation)라고 합니다. 기체 교환은 주로 폐포(alveoli)에서 이루어지며, 폐포는 공기와 혈액 사이의 효율적인 기체 교환을 위해 매우 얇은 벽을 가지고 있습니다. 산소(O₂)는 폐포 내의 공기에서 폐포벽을 통과하여 혈관(모세혈관)으로 확산되고, 혈액 속의 이산화탄소(CO₂)는 반대로 폐포로 이동하여 대기로 배출됩니다. 이러한 기체 교환은 확산(diffusion)이라는 물리적 과정을 통해 이루어지며, 이는 고농도에서 저농도로 기체가 이동하는 현상입니다. 내쉬는 숨(호기, exhalation)은 횡격막과 늑간극이 이완되면서 흉강의 부피가 감소하고, 이로 인해 흉강 내부의 압력이 상승하여 공기가 폐 밖으로 배출됩니다. 따라서 폐는 근육 자체가 아닌, 주변 근육의 움직임에 의해 수동적으로 팽창과 수축을 반복하며, 이 과정에서 효율적인 기체 교환이 이루어집니다.
Q. 지구가만들어지고 지금까지 음식재료들이 살아남은 과정
안녕하세요. 현대에 흔히 접하는 다양한 과일과 채소들이 초기 인류 시절부터 존재해왔으며, 그 과정에서 자연 선택과 인간의 선택적 개입이 중요한 역할을 하였습니다. 초기 인류는 주변 환경에서 자연적으로 자라는 식물들을 채집하여 소비하였고, 이 과정에서 맛잇고 영양가 있는 식물을 선호하는 경향이 있었습니다. 이러한 선호는 특정 식물들이 다시 심어지고, 관리되는 초기 형태의 농업 활동으로 이어졌습니다. 실제로, 많은 식물들이 인간의 직접적인 관리 없이도 자연의 다양한 요소(ex : 바람, 물, 동물 등)에 의해 퍼져 나가고 자랄 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 이러한 식물들 중 일부는 자연적으로 강한 생존력을 발휘하여 다양한 환경에서 번성할 수 있는 특성을 개발하였습니다. 예를 들어, 일부 과일나무들은 씨앗이 동물의 소화 과정을 견딜 수 있도록 견고하게 진화하였으며, 이는 씨앗이 동물에 의해 멀리 퍼져 나가는데 도움을 주었습니다. 또한, 많은 식물들은 특정 기후나 토양 조건에서도 잘 자랄 수 있도록 적응하였습니다. 인간의 개입 또한 식물의 진화에 큰 영향을 미쳤습니다. 농업의 발달로 인간은 더 많은 수확량을 얻기 위해, 또는 특정한 특성을 강화하기 위해 식물을 교배하고 선택적으로 번식시키기 시작하였습니다. 이 과정에서 식물의 유전적 다양성은 인위적으로 조작되었으며, 이는 오늘날 우리가 소비하는 식물의 형태와 특성에 지대한 영향을 미쳤습니다.