Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 지구상에서 환경에 적응하며 변화된 생명체 중 유독 진화가 눈에 띄게 변한것이 무엇일까요?
안녕하세요. 지구상의 생명체 중에서 특히 환경 적응을 통해 눈에 띄게 진화한 예로는 갈라파고스 제도의 핀치 종(이들은 종종 '다윈의 핀치'라고 불립니다), 북극곰, 몇몇 해양 생물을 들 수 있습니다. 이들 생명체는 각각의 환경적 압력에 대응하여 독특한 생리적 및 행동적 특성을 발달시켰습니다. 갈라파고스의 핀치들은 각각의 섬에서 사용 가능한 식량 자원에 맞추어 부리의 형태와 크기가 진화 했습니다. 이러한 부리의 다양성은 각 섬의 다른 식량 소스에 특화되어 있으며, 이는 적응 방사(adaptive radiation)의 한 예로 볼 수 있습니다. 예를 들어, 두꺼운 부리를 가진 핀치는 단단한 씨앗을 깨뜨리는데 적합하며, 긴 부리를 가진 종은 깊은 곳에 있는 식물의 넥터를 효율적으로 먹을 수 있습니다. 북극곰은 극한의 추운 환경에 적응하여 두꺼운 지방층과 방수 털을 발달시켰습니다. 이들의 흰색 털이 눈에 잘 녹아들어 위장에 유리하며, 이는 생존에 큰 도움이 됩니다. 또한, 북극곰은 수영 능력이 뛰어나 해빙의 변화에도 능동적으로 대응할 수 있습니다. 해양 생물 중에서는 독특하게 광합성을 수행하는 선동물류(ex : 동물 플랑크톤)가 있습니다. 이들은 해양에서 일조량이 풍부한 상층부에서 광합성을 통해 에너지를 얻을 수 있으며, 이는 극한 환경에서의 생존 전략으로 볼 수 있습니다.
Q. 우리 일상생활에서 물리학이 적용되는 분야가 있나요.
안녕하세요. 물리학은 일상생활에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 이러한 과학의 원리들은 흔히 우리 가 인지하지 못하는 사이에도 우리의 삶을 지탱해주는 기반을 형성하고 있습니다. 전자기학(Electromagnetism)의 원리는 일상 속 다양한 전가기기의 작동 원리를 설명해줍니다. 예를 들어, 스마트폰, 노트북, 가정용 전자레인지 등의 기기는 전자기장과 전자기파를 이용하여 정보를 처리하고 전달합니다. 또한, 통신 기술에서도 이 원리가 핵심적으로 적용되어 무선 신호의 송수신이 가능하게 됩니다. 열역학(Thermodynamics)은 에너지의 변환과 그 효율성을 다루는 물리학의 분야로, 에어컨이나 냉장고와 같은 냉방 장치, 난방 시스템에서 중요하게 적용됩니다. 이들 기기는 열을 이동시키는 원리를 이용하여 특정 공간의 온도를 인위적으로 조절합니다. 열역학의 법칙은 이러한 기기들이 에너지를 어떻게 효율적으로 사용하는지를 규명하는 데에도 도움을 줍니다. 뉴턴의 운동 법칙(Newton`s laws of motion)과 같은 역학의 기본 원리들은 모든 물리적 운동을 이해하는데 필수적입니다. 예를 들어, 자동차의 가속 및 제동, 스포츠에서의 움직임, 건축 구조물의 안정성 계산 등은 모두 역학의 법칙을 통해 설명됩니다. 광학(Optics)은 빛의 행동을 설명하며, 우리가 사용하는 카메라, 안경, 망원경 등은 모두 빛의 굴절(refraction)과 반사(reflection)의 원리를 이용합니다. 빛을 이용한 기기들은 이러한 광학적 원리에 따라 설계되어, 보다 정확하고 효율적인 기능을 수행할 수 있습니다. 음향학(Acoustics)은 소리의 전파와 관련된 현상을 다룹니다. 음악 감상, 영화 시청, 건축물 내 음향 설계 등은 모두 음향학의 원리를 적용하여 최적의 소리 환경을 제공하려는 시도입니다.
Q. 갑자기 궁금해서 올립니다 앞으로 100년 200년후 인간은 무병장수 할까요?
안녕하세요. 의학과 생명 공학의 발전은 이미 수명 연장과 질병 관리의 가능성을 크게 향상시켰습니다. 특히, 줄기세포 연구(stem cell research), 유전자 편집(genetic editing), 인공 장기(artificial organs)의 개발 및 기타 관련 기술은 앞으로 수십 년, 수백 년 후의 의료 방법에 혁명을 일으킬 잠재력을 지니고 있습니다. 줄기세포 연구와 재생 의학(regenerative medicine)은 손상된 조직이나 기관을 복원하거나 대체할 수 있는 능력을 제공함으로써, 나이가 들어가면서 발생하는 많은 질병을 치료하고, 기능을 회복하는데 도움을 줄 수 있습니다. 또한, CRISPR과 같은 유전자 편집 기술은 유전적 결함을 수정하고, 특정 질병에 대한 저항성을 증가시키는 방법을 제공합니다. 이러한 기술의 발전은 인간의 수명을 연장하고 질병을 예방하는데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 바이오프린팅(bioprinting)과 인공 장기 기술은 신체의 손상된 부분을 대체할 수 있는 인공 구조물을 제공함으로써, 장기 기증의 필요성을 줄이고, 수명 연장에 기여할 수 있습니다. 이 기술들은 점차 ㅂ라전하여, 더 복잡하고 기능적인 장기를 제작할 수 있게 될 것입니다. 하지만 이러한 과학적 발전에도 불구하고, 실제로 인간이 '무병장수'하는 시대가 도래할지는 미지수입니다. 생물학적, 환경적, 윤리적 한계들이 여전히 존재하며, 이러한 한계들을 어떻게 극복하느냐가 중요한 과제로 남아 있습니다. 또한, 인간의 생명을 무한히 연장하는 것에 대한 윤리적, 사회적, 경제적 영향 또한 심도 깊게 고려되어야 합니다.
Q. 생물을 연구 할때 가령 다리가 점점 짧아진다면 어떤식으로 파악을 하나요?
안녕하세요. 생물의 진화과정에서 다리가 점차 짧아지는 현상을 관찰할 때, 연구자들은 이 변화가 생물학적 적응(adaptive trait)의 결과인지, 또는 다른 진화적 메커니즘에 의한 것인지를 파악하기 위해 포괄적인 접근을 취합니다. 먼저, 계통 발생학적 연구(phylogenetic studies)를 통해 해당 변화가 진화적 트리에서 어떤 종에게서 처음 나타났는지, 이 변화가 계속되는 종들의 유전적 계보를 분석합니다. 이를 통해 특정 변이(genetic mutations)가 다리 길이와 어떻게 연관되어 있는지를 이해할 수 있습니다. 생태학적 연구(ecological studies)를 통해 짧은 다리가 그 생물의 생존과 번식에 어떤 이점을 제공하는지를 분석합니다. 예를 들어, 특정 환경에서 이동성이 낮은 것이 포식자로부터 보호받는 효과를 주거나, 에너지 소비를 줄이는데 유리할 수 있습니다. 이와 함께, 행동 생태학적 연구(behavioural ecological research)도 중요한데, 이는 짧은 다리가 사회적 상호작용이나 먹이 찾기 등에 어떤 영향을 미치는지를 밝혀냅니다. 유전학적 연구(genetic studies)를 통해 해당 특징이 어떻게 유전되는지, 이러한 유전적 특성이 다른 유전적 특성과 어떻게 상호작용하는지를 분석합니다. 특정 유전자의 발현(expression of specific genes)과 조절(networks regulating)에 관련된 연구는 다리 길이가 짧아지는 유전적 경로를 밝힐 수 있습니다. 이러한 다각적 접근은 짧아진 다리가 진화에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 이러한 변화가 해당 종의 진화적 적응과정에 어떤 의미를 가지는지를 이해하는데 필수적입니다. 각 연구 분야에서 얻은 데이터는 종합적으로 분석되어, 생물의 진화적 변화를 설명하는데 사용됩니다.
Q. 북극곰의 혀는 왜 파란색인지 궁금합니다.
안녕하세요. 북극곰의 혀가 파란색으로 보이는 이유는 그들의 혀에 특정한 혈관 구조와 피부 아래 조직이 원인일 수 있습니다. 혀의 색깔은 혈액 공급, 혀 아래의 조직, 혀 표면의 색소 세포에 의해 결정됩니다. 북극곰의 경우, 특히 성체의 혀에서 파란색을 띠는 것은 이러한 혈관 구조와 조직이 특별하게 발달해 있기 때문일 수 있습니다. 북극곰 새끼의 혀가 붉은색인 것은 일반적으로 많은 포유류 새끼들이 보이는 특징입니다. 이는 혀와 관련된 조직이 아직 완전히 발달하지 않았거나 혈관이 더 많이 보이기 때문일 수 있습니다. 성장하면서 혈관 구조나 피부 아래의 조직이 변화하여 성체의 혀 색깔이 다르게 나타날 수 있습니다. 또한, 북극곰의 생활 환경과 그들이 섭취하는 음식 등도 혀의 색깔에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 특정한 영양소를 섭취하거나 환경적 요인에 따라 혀의 색소가 변할 수도 있습니다. 그러나 혀의 색깔이 변하는 구체적인 생리학적 메커니즘에 대해서는 추가적인 연구가 필요합니다.