Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 영양분을 농축한 알약 몇 개만으로 생존할 수 있는 미래가 올까요?
안녕하세요. 알약 형태로 제공되는 영양소만으로 생존하는 미래에 대한 생각은 과학 소설과 미래학에서 흔히 다루어지는 주제입니다. 이는 효율적이고 간편한 식사 방법을 모색하는 현대의 기술 발전과 밀접하게 관련이 있습니다. 실제로, 영양을 농축한 알약 형태의 식사 대체품 개발은 다양한 연구와 실험을 통해 진행되고 있으나, 여러 가지 이유로 전통적인 식사를 완전히 대체하기에는 한계가 있습니다. 인간의 영양 요구는 매우 복잡하며, 단순한 알약 형태로 모든 필수 영양소를 제공하는 것은 현재로서는 어렵습니다. 비타민과 미네랄, 필수 아미노산, 지방산뿐만 아니라 섬유소, 항산화 물질, 플라보노이드 등 다양한 영양소가 적절한 비율과 형태로 섭취되어야 건강을 유지할 수 있습니다. 식사의 사회적 및 심리적 측면을 고려해야 합니다. 음식은 단순히 생존을 위한 순단을 넘어서, 문화적 의미와 사회적 상호작용, 심리적 만족감을 제공합니다. 이러한 측면은 알약 형태의 식사로는 대체하기 어렵습니다. 영양소의 흡수와 활용에는 음식의 형태가 중요한 역할을 합니다. 실제로 소화 과정에서 일어나는 여러 화학적, 생물학적 반응은 음식이 제공하는 복잡한 구조와 맥락에서 최적화되어 있습니다. 알약 형태의 식사는 이러한 소화 과정을 단순화시킬 수 있으나, 반드시 효율적인 흡수를 보장하지는 않습니다. 미래에는 기술의 발전으로 일부 영양소를 알약 형태로 효과적으로 섭취할 수 있는 방법이 개발될 수 있습니다. 예를 들어, 극한 환경에서의 장기 탐사나 특정 의료적 필요에 의해 제한된 식사를 해야할 경우에 유용할 수 있습니다. 그러나 이러한 방법이 일상적인 식사를 완전히 대체할 수 있을지는 미지수이며, 다양한 영양소의 균형과 식사의 다른 기능을 고려할 때 전통적인 식사의 중요성을 완전히 대체하기는 어려울 것입니다.
생물·생명
Q. 후천적으로 발달된 것은 유전에 영향을 미치지 않나요?
안녕하세요. 전통적으로, 유전학에서는 후천적으로 발달된 특성이 유전에 영향을 미치지 않는다고 여겨졌습니다. 이것은 랑마르크주의(Lamarckism)와 관련된 논쟁의 중심이었는데, 랑마르크는 사용과 불사용에 따라 특성이 발달하고 이러한 변화가 다음 세대에 전달될 수 있다고 주장했습니다. 그러나, 현대 생물학에서는 대부분의 경우, 후천적으로 발달된 신체적 특징이나 정신적 특징이 직접적으로 유전되지 않는다고 봅니다. 예를 들어, 운동을 통해 근육을 키운 사람의 자녀가 강한 근육을 타고나지 않는 것과 같습니다. 하지만, 후성유전학(epigenetics)의 발전으로 이러한 개념에 다소 변화가 생겼습니다. 후성유전학은 유전자의 DNA 서열 자체는 변하지 않지만, 유전자의 발현을 조절하는 화학적 변화가 발생할 수 있으며 이러한 변화가 때로는 세대를 거쳐 전달될 수 있다는 학문입니다. 예를 들어, 특정 환경적 스트레스나 영양 상태가 유전자의 메틸화(一種의 화학적 변화)를 일으킬 수 있고, 이러한 변화는 유전자의 활성화 또는 비활성화에 영향을 미칠 수 있습니다. 이런 후성유전적 변화는 다음 세대에 일부 영향을 미칠 수 있는데, 이는 유전자가 아니라 유전자 발현의 조절 메커니즘을 통해 이루어집니다. 예를 들어, 어떤 동물이 극도의 스트레스를 경험했을 때, 그 경험이 특정 유전자의 발현을 증가시키거나 감소시키는 메틸화 변화를 초래할 수 있으며, 이러한 변화가 자손에게 일부 전달될 가능성이 있습니다. 그러나 이런 현상은 인간을 포함한 많은 생물에서 아직 광범위하게 연구되거나 입증된 상태는 아니며, 유전학의 중요한 연구 주제 중 하나입니다.
생물·생명
Q. 소나무가 사계절 내내 푸를 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 소나무와 같은 침엽수가 사계절 내내 푸른 잎을 유지할 수 있는 이유는 그들의 생물학적 특성과 진화적 적응에 기인합니다. 이들 나무는 거친 환경에서도 생존할 수 있도록 특수하게 진화한 여러 메커니즘을 갖추고 있습니다. 먼저, 소나무의 잎은 바늘 모양 형태로, 이는 표면적을 최소화하여 수분 손실을 줄이는데 유리합니다. 더불어, 이 잎들은 왁스로 덮여 있어 추가적인 수분 보호 역할을 합니다. 또, 소나무는 낮은 온도에서도 광합성을 효과적으로 수행할 수 있는 능력을 지녔으며, 이는 겨울철에도 에너지를 생산할 수 있게 해줍니다. 또, 이 나무들은 강력한 뿌리 시스템을 발달시켜 건조한 계절이나 추운 환경에서도 깊은 곳의 수분과 영양소를 효과적으로 흡수할 수 있습니다. 마지막으로, 소나무는 강한 항산화 방어 메커니즘을 가지고 있어 저온, 강풍, 자외선 등 다양한 환경적 스트레스에 대한 내성이 뛰어납니다. 이러한 생물학적 조정과 적응 덕분에 소나무는 계절 변화에도 불구하고 연중 내내 푸른 잎을 유지할 수 있습니다. 이는 소나무가 다양한 환경 조건에서 생존하고 번성할 수 있는 중요한 생태학적 이점을 제공합니다.
화학
Q. 활성산소란 정확히 어떤걸 말하는 건가요??
안녕하세요. 활성산소(活性酸素, reactive oxygen species ; ROS)는 정상적인 세포 기능과 신체의 여러 생화학적 과정에서 생성되는 산소 기반 분자로, 높은 화학적 반응성을 가집니다. 이들은 산소의 다양한 변형 형태로 존재하며, 그 중 일부는 신체에 유용한 역할을 하지만, 과다하게 축절될 경우 세포나 조직에 손상을 줄 수 있습니다. 활성산소의 대표적인 예로는 과산화수소(H₂O₂), 슈퍼옥사이드 이온(O₂⁻), 하이드록실 라디칼(·OH) 등이 있습니다. 이들은 모두 산소 분자(O₂)가 다양한 화학적 반응을 통해 변형된 형태들로, 이러한 변형을 통해 산소 원자 주변에 존재하는 전자의 배열이 불안정해져 쉽게 다른 분자와 반응할 수 있는 상태가 됩니다. 활성산소는 생체 내에서 필수적인 역할을 합니다. 예를 들어, 면역 시슽메에서는 박테리아나 바이러스를 제거하는데 활성산소가 사용됩니다. 또한, 세포 신호 전달 과정에서도 중요한 역할을 하며, 세포의 성장, 분화, 사멸 등을 조절하는데 기여합니다. 그러나 활성산소의 과다 생성은 산화 스트레스(oxidative stress)를 일으킬 수 있습니다. 산화 스트레스는 세포 내에서 항산화제(antioxidants)와 활성산소 사이의 균형이 깨졌을 때 발생하며, 이 상태가 지속되면 세포의 지질, 단백질, DNA 등이 손상되어 다양한 질병의 원인이 될 수 있습니다. 예를 들어, 암, 심혈관 질환, 노화, 신경 퇴행성 질환 등이 활성산소와 관련이 있습니다.
물리
Q. 데이터 센터를 물속에서 보관하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 마이크로소프트와 같은 대기업들이 데이터 센터를 물속에 보관하는 이유는 여러 가지 기술적, 경제적, 환경적 이점을 고려한 혁신적인 접근법입니다. 특히 마이크로소프트의 '프로젝트 네틱스(Project Natick)'는 데이터 센터를 해저에 설치하는 실험적인 시도로, 이는 데이터 센터 운영의 효율성을 높이고 환경 영향을 줄이기 위한 전략적인 조치로 볼 수 있습니다. 그 주요 이유는 먼저, 냉각 효율성이 가장 중요한 이유 중 하나입니다. 데이터 센터는 수많은 서버와 전자 장비들로 이루어져 있으며, 이 장비들이 작동하면서 많은 열을 발생시킵니다. 이러한 장비들이 과열되지 않도록 적절한 냉각이 필수적인데, 이는 전통적인 데이터 센터에서 운영 비용의 상당 부분을 차지합니다. 바다나 물속은 주변 온도가 낮아, 자연적으로 장비를 냉각하는데 도움을 줄 수 있습니다. 해저의 차가운 물을 이용해 서버를 효율적으로 냉각함으로써, 냉각 시스템을 가동하는데 드는 에너지를 크게 줄일 수 있습니다. 이는 에너지 절감과 운영 비용 감소로 이어집니다. 또, 데이터 센터를 물속에 보관하면 공간 효율성을 극대화할 수 있습니다. 육지에서의 데이터 센터는 대규모 물리적 공간이 필요하며, 이는 토지 비용뿐만 아니라 물리적 설치에 필요한 자원과도 관련이 있습니다. 그러나 해저는 넓은 공간을 제공하고, 이를 통해 육지에서의 데이터 센터 구축에 따른 토지 사용 문제를 완화할 수 있습니다. 추가로, 환경적 지속 가능성도 중요한 요인입니다. 해저 데이터 센터는 일반적으로 재생 에너지원과 결합하여 운영될 수 있습니다. 예를 들어, 바닷속에 위치한 데이터 센터는 근처 해상 풍력 발전소나 조력 발전과 연결하여 재생 가능 에너지로 구동될 수 있습니다. 또한, 해양 환경은 데이터 센터의 냉각을 자연적으로 도와줌으로써 탄소 배출을 줄이고, 더 친환경적인 운영을 가능하게 만듭니다. 끝으로, 물리적 보안성도 해저 데이터 센터의 장점 중 하나입니다. 데이터 센터가 해저 깊은 곳에 설치되면 외부로부터의 물리적 공격이나 자연재해(ex : 지진, 화재, 홍수)로부터 더 안전하게 보호될 수 있습니다. 이는 데이터 보존과 운영의 안전성을 높이는 중요한 요소로 작용합니다.