Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. S.O.C 배지의 특징에 대해 알려주세요
안녕하세요. SOC 배지(Super Optimal Broth with Catabolite repression)는 박테리아 형질전환(transformation) 후 세포 회복과 증식을 최적화하기 위해 설계된 배지로, 일반적인 LB 배지보다 성장 속도와 생존율을 높이는 특징을 가지고 있습니다. SOC 배지의 조성은 트립톤(20 g/L), 이스트 추출물(5 g/L), NaCl(0.5 g/L), KCl(2.5 mM), MgCl₂(10 mM), MgSO₄(10 mM), 포도당(20 mM)으로 구성됩니다. LB배지와 비교했을때 포도당과 마그네슘 이온이 추가되었다는 점이 가장 큰 차이점입니다. 포도당은 박테리아가 신속하게 에너지를 얻을 수 있도록 제공되며, 마그네슘 이온은 세포막의 안정성을 유지하고, 플라스미드 DNA의 세포 내 도입을 촉진하는 역할을 합니다. SOC 배지가 형질전환에 특화된 이유는 세포가 외부에서 플라스미드를 흡수한 직후 생존율을 극대화할 수 있도록 최적의 영양 환경을 제공하기 때문입니다. 형질전환 과정에서 세포는 열 충격(heat shock)이나 전기천공(electroporation)을 거치게 되는데, 이 과정에서 세포막이 일시적으로 손상될 수 있습니다. SOC 배지는 이러한 손상을 최소화하고, 세포가 빠르게 회복할 수 있도록 돕습니다. 특히 포도당이 함유되어 있어 cAMP 수준을 조절함으로써 카타볼라이트 억제(catabolite repression)를 완화시키며, 이는 형질전환된 플라스미드 DNA가 보다 효과적으로 발현될 수 있도록 합니다. 이와 관련된 심도 있는 내용을 접하고 싶으시다면 Green, M. R., & Sambrook, J. (2012). Molecular Cloning: A Laboratory Manual. cold Spring Harbor Laboratory Press. 또는 Sambrook, J., & Russell, D. W. (2001). Molecular Cloning: A Laboratoy Manual. Cold Spring Harbor Laboratoy Press. 와 같은 연구를 추천드립니다.
생물·생명
Q. 돌고래는 왜이렇게 똑똑한건지 궁금합니다
안녕하세요. 돌고래의 뇌는 크기뿐만 아니라 신피질(neocortex)의 발달 정도에서도 높은 수준을 보입니다. 신피질은 문제 해결, 사회적 행동, 자기 인식, 감정 조절과 같은 고등 인지 기능을 담당하는 영역이며, 돌고래는 인간과 침팬지에 비견될 정도로 신피질이 잘 발달되어 있습니다. 또한, 뇌의 표면적을 넓히는 회뇌화(대뇌 피질의 주름 형성 ; gyrification)가 매우 높아, 정보 처리 능력이 뛰어납니다. 돌고래는 고도로 사회적인 동물로, 무리(pod) 내에서 복잡한 사회적 관계를 형성하며 협력과 경쟁을 수행합니다. 개체 간 협력 사냥, 무리 보호, 놀이 행동이 관찰되며, 특정한 개체 간에는 장기적인 유대 관계(social bonds)가 형성됩니다. 이러한 사회적 구조는 높은 수준의 인지 능력과 의사소통 기술을 필요로 하며, 뇌 발달을 촉진하는 주요 요인이 됩니다. 또한, 돌고래는 청각 기반의 고도화된 의사소통 체계를 가지고 있으며, 각 개체마다 고유한 휘파람(signature whistle)을 사용하여 자신을 식별합니다. 연구에 따르면, 돌고래는 서로의 이름을 부르는 것과 유사한 방식으로 소통하며, 특정한 신호를 통해 협력 사냥을 조율하거나 위험을 경고할 수 있습니다. 이러한 언어적 특성은 높은 인지 기능과 관련이 있습니다. 마지막으로, 돌고래는 도구 사용과 문제 해결 능력에서도 뛰어난 모습을 보입니다. 일부 돌고래는 해면(sponge)을 주둥이에 씌워 해저에서 사냥할 때 보호 장비로 사용하며, 수족관 실험에서는 논리적 추론을 바탕으로 퍼즐을 해결하는 능력을 보이기도 합니다. 이러한 높은 수준의 학습 능력과 적응력은 해양 환경에서의 생존 전략으로 발전한 결과로 볼 수 있습니다. 결론적으로, 돌고래는 복잡한 사회적 상호작용, 고도로 발달된 신피질, 뛰어난 의사소통 능력, 문제 해결력의 조합을 통해 비교적 높은 지능을 진화적으로 확보한 것으로 해석됩니다. 이와 같은 내용을 심도 있게 접근하고 싶으시다면 Marino, L. (2004). Cetacean Brain Evolution: Multiplication Generates Complexity. International Journal of Comparative Psychology, 17(1), 1-16. 또는 Reiss, D., & Marion, L. (2001). Mirror self-Recognition in the Bottlenose Dolphin: A Case of Cognitive Convergence. Proceedings of the National Academy of Sciences, 98(10), 5937-5942. 와 같은 논문을 추천드립니다.
생물·생명
Q. 담비와 삵은 왜 다 자란 성체 멧돼지와 꽃사슴을 사냥하지 않을까요?
안녕하세요. 담비(Martes flavigula)와 삵(Prionailurus bengalensis)은 한반도의 최상위 포식자 역할을 하고 있지만, 질문자님의 질문 처럼 성체 멧돼지(Sus scrofa)나 꽃사슴(Cervus nippon)과 같은 대형 초식동물을 사냥하지 않습니다. 담비는 날렵한 체형과 강한 턱을 가지고 사냥을 하지만, 체급 차이가 극심한 성체 멧돼지나 꽃사슴을 사냥하는 것은 공격 성공률이 낮고 위험 부담이 크기 때문에 시도하지 않습니다. 멧돼지는 강한 턱과 날카로운 엄니를 가지고 있으며, 성체 개체는 100kg 이상 나가는 경우도 많아 담비가 단독으로 공격하기에는 상대적으로 위험성이 큽니다. 삵 역시 생태적으로 중소형 육식동물의 특징을 보이고 있으며, 일반적으로 단독 사냥을 합니다. 들쥐, 새, 개구리, 곤충, 어류 등을 주로 포식합니다. 삵은 뛰어난 사냥 기술을 가지고 있지만, 단독 사냥 전략을 사용하기 때문에 대형 초식동물을 사냥할 만큼의 체급과 근력을 가지지 못합니다. 또한, 담비와 삵은 먹이 선택성이 높으며, 사냥 성공 확률이 높은 중소형 동물을 선호하는 전략적 포식자입니다. 성체 맷돼지와 꽃사슴을 공격할 경우 부상을 입을 위험이 크며, 이는 생존에 치명적일 수 있기 때문에 자연스럽게 어린 개체나 소형 동물을 주 먹이원으로 삼는 방향으로 진화한 것으로 해석할 수 있습니다. 이와 관련된 내용을 폭 넓게 접근하고 싶으시다면 Larivière, S., & Jennings, A. P. (2009). Family Mustelidae (Weasels and Relatives) Handbook of the Mammals of the World: Carnivores, Lynx Edicions. 또는 Macdonald, D. W. (2001). The New Encyclopedia of Mammals. Oxford University Press.와 같은 연구자료를 추천드립니다.
생물·생명
Q. 개들도 사람 처럼 폐경기가 있는건가요?
안녕하세요. 개는 사람과 달리 완전한 폐경(menopause)을 겪지 않습니다. 사람의 경우, 일정한 나이가 되면 난소 기능이 완전히 소멸하면서 생리가 중단되고 가임 능력을 상실하는 반면, 개는 노령이 되어도 발정 주기(estrous cycle)가 완전히 멈추지는 않습니다. 개는 주기적으로 발정을 겪으며, 일반적으로 1년에 1~2회 발정기(estrus)를 맞이하는 계절성 다발정 동물(seasonally monoestrous animal)입니다. 나이가 들면서 발정 주기가 불규칙해지고, 임신 가능성이 낮아지지만, 생식 호르몬이 완전히 중단되는 인간의 폐경과는 다릅니다. 연구에 따르면, 개의 나이가 많아지면 발정 간격이 길어지고 난소의 배란 능력이 감소하지만, 난소에서 에스트로겐(estrogen)과 프로게스테론(progesterone) 등의 생식 호르몬은 계속해서 분비됩니다. 따라서 노령 개는 생식 능력이 감소할 뿐이지 완전한 폐경 상태로 접어들지는 않습니다. 다만, 일부 개에서는 나이가 들면서 발정 징후가 거의 사라지거나 난소 기능 저하로 인해 무발정(anestrus) 상태가 장기화될 수 있습니다. 이와 관련된 내용을 심도 있게 접근하고 싶으시다면 Concannon, P. W. (2011). Reproductive cycles of the domestic bitch. Animal Reproduction Science, 124(3-4), 200-210 과 같은 연구를 추천드립니다.
생물·생명
Q. 펭귄은 물 속에서 얼마나 빨리 헤엄칠 수 있나요?
안녕하세요. 펭귄은 수중 환경에 최적화된 신체 구조를 갖추고 있으며, 특히 물속에서의 유선형 몸체와 강력한 날개ㅡ지느러미 역할ㅡ 덕분에 빠른 속도로 헤엄칠 수 있습니다. 특히, 황제펭귄(Aptenodytes forsteri)은 가장 빠른 수영 능력을 가진 종 중 하나로, 최대 시속 14km(약 3.9 m/s)에 달하는 속도로 이동할 수 있습니다. 또한, 이들은 포르포이징(porpoising) 이라 불리는 수면 위로 뛰어오르는 동작을 통해 빠른 속도를 유지하면서도 호흡을 할 수 있습니다. 펭귄의 수영 속도는 육상에서의 움직임과 비교하면 매우 빠른 편이며, 이는 주로 강력한 가슴근육과 단단한 골격 구조 덕분입니다. 지느러미처럼 변형된 날개를 이용해 물속을 효율적으로 가르고, 짧고 튼튼한 다리를 방향 조절과 추진력 보조에 활용합니다.