Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 고래는 왜 어류가 아닌 포유류일까요?
안녕하세요. 고래가 어류가 아니라 포유류로 분류되는 이유는 그들의 생리학적 특성과 생식 방식, 진화적 기원이 포유류의 정의와 일치하기 때문입니다. 먼저, 고래는 폐를 사용하여 호흡하고 대기 중의 산소를 필요로 합니다. 이들은 정기적으로 수면으로 올라와 공기를 흡입하며, 이는 어류와 구별되는 중요한 특징입니다. 어류는 아가미를 통해 물 속의 용존 산소를 사용하여 호흡합니다. 또, 고래는 체온 조절 능력을 가진 항온 동물(Homeotherms)입니다. 이들은 외부 환경의 온도 변화에 관계없이 일정한 체온을 유지할 수 있습니다. 반면 대부분의 어류는 변온 동물(poikilotherms)로, 외부 온도에 따라 체온이 변동합니다. 고래는 새끼를 낳고 유방을 통해 젖을 먹여 기르는 포유류의 전형적인 번식 방식을 따릅니다. 고래는 임신을 통해 완전히 발달된 새끼를 출산하며, 모성 관계에서 나타나는 양육 행동은 포유류의 중요한 특성 중 하나입니다. 마지막으로, 고래의 진화적 기원은 육상 포유류에서 기원한 것으로, 그들의 골격 구조와 일부 생물학적 특성은 이를 뒷받침합니다. 이러한 증거들은 고래가 생물학적으로 어류가 아닌 포유류에 속함을 명백히 보여줍니다. 고래가 포유류로 분류되는 이유는 이러한 복합적인 생물학적, 생리적 특성에 기반하며, 이는 진화 과정에서 적응의 결과로 볼 수 있습니다.
생물·생명
Q. 남자의 정자는 왜 끎임없이 생기고 여자의 난자는 왜 폐경기가 지나면 왜 안생기는걸까요??
안녕하세요. 남성과 여성의 생식세포 생성 메커니즘에는 본질적인 차이가 있습니다. 이 차이는 각 성별의 생물학적 기능과 전략에서 비롯된 것으로, 진화적 맥락에서 다루어질 수 있습니다. 남성의 정자생성 과정(spermatogenesis)은 사춘기 이후 지속적으로 이루어집니다. 이 과정은 정소(testes) 내 세미니퍼러스 소관(seminiferous tubules)에서 일어나며, 줄기세포인 정원세포(spermatogonia)가 연속적으로 분열하고 분화하여 성숙한 정자를 형성합니다. 이 메커니즘은 남성이 생식 가능한 나이 동안 지속적으로 생식 세포를 제공할 수 있게 함으로써, 다양한 생식 기회를 최대화합니다. 반면, 여성은 출생 시 이미 모든 난자의 초기 형태를 가지고 태어납니다. 이 초기 형태의 난자들은 난소(ovaries) 내에서 미성숙한 상태로 존재하며, 여성의 생식 연령 기간 동안 매월 소수의 난자만이 성숙 과정을 거쳐 배란(ovulation)에 이릅니다. 여성이 폐경(menopause)에 이르면, 난소의 기능이 감소하고 남아있는 미성숙 난자들이 소진되거나 기능을 상실하여 더 이상 새로운 난자가 생성되지 않습니다. 이러한 차이는 생식 전략에서 기인합니다. 남성의 경우, 지속적인 정자 생성은 끊임없는 생식 가능성을 의미하며, 이는 경쟁적인 생식 환경에서 유리할 수 있습니다. 여성의 경우, 난자의 제한된 수와 성숙 과정은 에너지를 보다 효율적으로 사용하고, 선택적인 짝짓기가 가능하도록 합니다. 이는 자원의 분배와 생물학적 에너지의 보존 측면에서 진화적 이점을 제공합니다.
생물·생명
Q. 왜 바다 속에도 꽃처럼 보이는 생명체들이 존재하는 걸까요?
안녕하세요. 바다 속에 꽃과 유사하게 보이는 산호나 말미잘 같은 생물들이 존재하는 이유는 수렴 진화(convergent evolution)의 결과로 설명될 수 있습니다. 수렴 진화는 다른 계통의 생물들이 비슷한 환경적 압력에 응답하여 유사한 형태나 기능을 독립적으로 발전시키는 과정입니다. 이러한 현상은 특히 생존에 유리한 형태가 자연 선택을 통해 여러 생물 그룹에서 독립적으로 나타날 때 관찰됩니다. 산호와 말미잘은 실제로는 동물인데, 이들이 식물처럼 보이는 주된 이유는 이들 생물은 그들의 수많은 촉수를 이용하여 햇빛을 받아 광합성을 돕는 조류와의 공생 관계를 유지하거나, 물 속의 미세한 유기물을 포획하기 위해 넓은 표면적을 활용 합니다. 이는 햇빛을 최대한 활용하는 식물의 잎과 유사한 기능을 합니다. 산호와 말미잘은 그들의 형태가 복잡하고 분기되어 있어 포식자로부터 자신을 보호하는데 도움을 줍니다. 이는 식물에서 볼 수 있는 가시나 독성 물질과 같은 방어 전략과 유사합니다. 많은 해양 동물들은 대기 중의 광범위한 영역에 꽃가루나 씨를 퍼뜨리는 식물과 유사하게, 물속에서 그들의 생식 세포를 넓게 퍼뜨려 번식의 기회를 높입니다. 이는 효율적인 번식 전략을 공유하는 또 다른 예입니다.
생물·생명
Q. 왜 일부 식물의 꽃은 자가수분을 할 수 있고, 또 다른 꽃은 교차수분만 가능한 걸까요?
안녕하세요. 식물의 수분 방식이 자가수분과 교차수분으로 나뉘는 이유는 각각의 전략이 지닌 생물학적 이점과 식물이 살아가는 환경에 기인합니다. 식물은 번식 성공을 극대화하기 위해 다양한 전략을 사용하며, 이는 진화로 결과로 볼 수 있습니다. 자가수분은 동일 식물의 꽃가루가 같은 식물의 다른 꽃이나 같은 꽃의 암술에 수분되는 것을 말합니다. 자가수분의 주된 이점은 꽃가루를 다른 꽃에 전달할 매개체(ex : 곤충, 바람)가 부족하거나 없는 환경에서도 수분이 보장된다는 것입니다. 이는 극단적인 환경 조건이나 인구가 적어 교차수분이 어려운 상황에서 생존과 번식에 유리할 수 있습니다. 그러나 자가수분은 유전적 다양성이 제한되어 장기적으로는 환경 변화에 대한 적응력이 낮아질 수 있습니다. 반면에, 교차수분은 다른 개체의 꽃가루가 암술에 도달하여 수분을 일으키는 현상으로, 이는 주로 곤충이나 바람 등 외부 매개체에 의해 이루어집니다. 교차수분의 가장 큰 이점은 유전적 다양성의 증가로, 이로 인해 후손이 다양한 환경 조건에 더 잘 적응할 수 있으며 질병이나 해충에 대한 저항성이 향상될 수 있습니다. 교차수분을 하는 식물은 종종 매력적인 꽃, 강한 향기, 넥타 등을 통해 수분 매개체를 유인하여 수분의 성공률을 높입니다. 식물의 수분 전략은 해당 식물의 생태적 위치, 환경 조건, 진화적 역사와 밀접하게 연결되어 있습니다. 일부 식물은 자가수분과 교차수분을 모두 가능하게 하는 전략을 갖추고 있어, 특정 환경에서의 생존과 번식 성공률을 극대화할 수 있습니다. 이처럼 식물은 번식을 위해 다양한 생물학적 전략을 사용하여 그들의 유전자를 다음 세대로 전달하는 방법을 선택합니다.
생물·생명
Q. 여왕개미에게는 페로몬이 나온다고 하는데
안녕하세요. 여왕개미가 분비하는 페로몬은 그들의 사회적 구조와 집단 행동에 막대한 영향을 미치는 주요 화학적 신호 물질입니다. 이 페로몬은 개미 사회 내에서 다양한 생물학적 및 행동학적 기능을 수행하며, 특히 개미 집단의 조직적인 안정과 계급 구조의 유지에 필수적입니다. 여왕개미의 페로몬은 집단 내의 개체들을 조율하여 사회적 질서와 조화를 유지하는데 기여합니다. 이 페로몬은 일개미들에게 여왕의 존재와 건강 상태를 알려주어 집단 내에서의 안정적인 상호작용을 촉진합니다. 여왕의 페로몬은 일개미들의 번식 활동을 억제하는 역할도 합니다. 이는 여왕개미만이 번식할 수 있도록 보장하며, 따라서 집단의 유전적 다양성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 여왕개미가 없거나 건강하지 못할 경우, 이 페로몬의 농도가 변하면서 일개미들의 번식 관련 행동 변화가 일어날 수 있습니다. 페로몬은 또한 일개미들의 노동 유형을 결정하는데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 예컨데, 페로몬의 특정 구성요소는 일개미들이 먹이를 찾는 행동, 새로운 집을 구축하는 활동, 혹은 방어 메커니즘을 강화하는 등의 특정 작업에 참여하도록 유도할 수 있습니다.