Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 토끼는 자궁이 두개라던데요, 토끼처럼 자궁이 두 개인 동물은 또 뭐가 있을까요 ?
안녕하세요. 토끼와 같이 자궁이 두 개인 동물들은 사실 많습니다. 이러한 구조는 주로 포유류 중 특정 그룹에서 발견되며, 이를 '이중 자궁(biocornuate uterus)'이라고 합니다. 이중 자궁은 자궁이 두 개의 뿔처럼 나뉘어 있는 구조를 말합니다. 이 구조는 한 번의 임신에서 여러 개의 배아가 각각 자궁에서 발달할 수 있게 하는데 유리합니다. 자궁이 두 개인 동물의 예는 토끼, 쥐과 동물, 개와 고양이가 있습니다. 앞서 언급한 것처럼 토끼는 자궁이 두 개 입니다. 이는 토끼가 한 번의 임신으로 여러 마리의 새끼를 낳을 수 있게 돕습니다. 또한, 쥐를 비롯한 많은 설치류도 자궁이 두 개입니다. 이들 또한 한 번에 여러 새끼를 낳는 것이 일반적입니다. 추가로, 개와 고양이도 이중 자궁을 가지고 있으며, 이 구조 덕분에 여러 개의 배아가 각각의 자궁 뿔에서 발달할 수 있습니다. 이중 자궁의 주요 기능적 이유는 한 번의 임신에서 여러 개의 배아를 효율적으로 지지하고 발달시킬 수 있는 능력에 있습니다. 이는 특히 높은 새끼 사망률을 보상하고, 종의 생존율을 높이는데 기여할 수 있는 전략적인 진화적 적응입니다. 다산을 통해 자손의 수를 늘리면, 어떤 새끼는 천적에게 잡아먹히거나 생존에 실패할지라도 다른 새끼는 생존하여 번식할 확률이 높아집니다. 이중 자궁은 다산을 가능하게 하는 구조적 특성 중 하나로, 각 자궁 뿔에서 발달하는 배아는 상대적으로 독립적인 공간과 영양을 제공받을 수 있어 각 배아의 발달 조건을 최적화합니다.
생물·생명
Q. 냉동인간이 실제로 존재할 수 있나요?
안녕하세요. 냉동인간, 즉 인간의 몸을 저온 상태로 보존하는 기술인 크라이오니즈(Cryonics)는 과학적 및 윤리적으로 많은 논의를 불러일으키는 주제입니다. 이 기술은 심각한 질병으로 사망한 사람들은 극저온에서 보존하는 것을 목표로 하며, 미래에 의학 기술이 발전하여 그 질병을 치료할 수 있게 되면 다시 살릴 수 있을 것이라는 희망을 갖고 있습니다. 크라이오니즈 과정은 인간의 몸을 액체 질소를 이용하여 약 -196도 섭씨의 온도로 냉동하는 것을 포함합니다. 이 이론은 다음과 같은 중요한 생물학적 과젤르 포함합니다 : 극저온에서는 세포 내의 물이 얼면서 팽창하고 세포막을 파괴할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 크라이오니즈에서는 세포 내의 물을 방어하는 크라이오프로텍턴트(저온 보호제)를 사용하지만, 이 물질들이 세포에 독성을 가질 수 있습니다. 현재 과학으로는 냉동된 세포나 조직을 다시 활성화하는 방법이 완전히 확립되지 않았습니다. 특히, 신경계와 뇌의 복잡한 구조를 완벽하게 복원하는 것은 매우 도전적인 문제입니다. 크라이오니즈는 법적으로 사망한 상태에서만 수행될 수 있으며, 이로 인해 다양한 윤리적, 법적 문제가 발생합니다. 또한, 이 기술에 대한 비용과 장기적인 유지 관리도 중요한 고려사항입니다. 현재 크라이오니즈는 여전히 실험적이며 많은 과학적 한계를 가지고 있습니다. 냉동 보존된 사람을 성공적으로 부활시킨 사례는 없으며, 이는 주로 세포 수준에서의 광범위한 손상과 현재의 기술로는 극복할 수 없는 재활성화 문제 때문입니다.
화학
Q. 눈에 보이지 않는 공기에도 무게가 있을까요?
안녕하세요. 공기가 눈에 보이지 않더라도 분명히 무게가 있습니다. 실제로 공기는 다양한 가스의 혼합물로, 주로 질소, 산소, 이산화탄소 및 기타 가스들로 구성되어 있습니다. 이러한 가스들은 각각 분자량을 가지고 있으며, 그것들의 합은 공기의 총 무게를 형성합니다. 공기의 무게는 그것이 차지하는 부피와 압력, 온도에 의해 결정됩니다. 표준 조건(0°C, 1 기압)에서 1 입방미터의 공기 무게는 약 1.29킬로그램입니다. 이러한 계산은 이상 기체 법칙(Ideal Gas Law) PV = nRT을 사용하여 이루어집니다. 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰 수, R은 이상 기체 상수, T는 온도입니다. 공기의 무게는 또한 지구 대기의 압력을 생성하는 주요 요인입니다. 대기압은 공기가 가지는 무게에 의해 발생하며, 지구 표면 근처에서 이 압력은 약 1013 헥토파스칼(hPa) 또는 1 기압과 동등합니다. 이는 대략 10미터 높이의 물 기둥 또한 약 76센티미터 높이의 수은 기둥의 압력과 같습니다. 공기의 무게를 이해하는 것은 기상학, 항공 및 여러 과학적, 공학적 응용 분야에서 매우 중요합니다. 예컨데, 기상학에서는 공기의 무게(밀도) 변화를 분석하여 날씨 패턴을 예측하고, 항공에서는 항공기의 이륙과 착륙, 고도 유지에 필수적인 정보로 활용됩니다. 따라서 공기는 무게가 있으며, 이는 과학적 방법을 통해 정확히 측정될 수 있습니다. 공기의 물리적 성질을 이해하는 것은 자연 현상을 이해하고 기술적 문제를 해결하는데 기초적인 역할을 합니다.
생물·생명
Q. 인간은 현재의 모습에서 더 진화될 수 있는 것인가요?
안녕하세요. 인간의 진화 가능성은 생물학적 진화의 원리에 기초하여 여전히 존재합니다. 생물학적 진화는 자연 선택(natural selection), 유전적 변이(genetic variation), 종의 적응(adaptation)을 통해 이루어지며, 이 과정은 인간에게도 마찬가지로 적용됩니다. 인간의 미래 진화는 현재의 환경적, 사회적, 기술적 변화들에 의해 형성될 것이며, 이는 생물학적 특성뿐만 아니라 문화적 진화(cultural evolution)도 포함합니다. 인간의 생물학적 특성은 계속해서 환경적 압력에 의해 선택될 것입니다. 예컨데, 기후 변화, 질병의 유행, 식량 자원의 변화는 인간의 생리적 및 면역적 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 요인들은 특정 유전적 변이가 살아남는데 유리하게 작용할 수 있으며, 시간이 지남에 따라 인간 집단 내에서 이러한 유전자의 빈도가 증가하게 만들 수 있습니다. 작은 인구 집단에서 무작위로 발생하는 유전적 변화나 인구 이동에 의한 유전자 흐름 역시 인간 진화에 영향을 줄 수 있습니다. 이는 특히 격리된 환경에서 더욱 두드러질 수 있으며, 유전적 다양성의 변화를 초래할 수 있습니다. 인간은 문화적 진화를 통해 비생물학적 방식으로도 진화합니다. 기술의 발달, 사회적 규범의 변화, 교육의 확산은 인간의 행동과 사고 방식에 중대한 영향을 미치며, 이는 생물학적 진화와 상호 작용하여 인간의 미래 모습을 형성합니다. 따라서, 현재 인간이 겪고 있는 빠른 환경적 및 사회적 변화는 앞으로의 진화 과정에 중요한 동인이 될 것입니다. 이러한 변화들은 인간의 생물학적 특성뿐만 아니라 우리의 행동과 사회 구조에도 영향을 미칠 것입니다. 이 과정은 끊임없이 진행되며, 인간의 진화는 계속될 것입니다.
화학
Q. 주기율표에는 없는 원소가 발견될 가능성이 있나요?
안녕하세요. 주기율표에 나열된 119개의 원소 이외에 새로운 원소들의 발견 가능성은 과학적 탐구의 중요한 영역입니다. 현재까지 발견된 원소들은 주로 자연에서 발견되거나 인공적으로 합성된 것들로, 원소번호가 높아질수록 그 원소들은 대부분 실험실에서만 생성되고 매우 짧은 반감기를 가집니다. 과학자들은 더 무거운 원소들, 즉 원소번호 119번 이상을 탐색하는 연구를 지속하고 있으며, 이러한 연구는 고에너지 입자 가속기와 같은 고급 실험 장비를 사용하여 수행됩니다. 이론적으로는 '안정성의 섬(Island of Stability)'이라 불리는 이론이 존재합니다. 이는 특정한 중성자와 양성자의 비율을 가진 초중원소들이 예상보다 더 높은 안정성을 보일 수 있다는 가설을 중심으로 합니다. 이 가설에 따르면, 아직 발견되지 않은 더 무거운 원소들이 이론적으로 존재할 수 있으며, 이 원소들은 특정 조건 하에서 비교적 긴 반감기를 가질 수 있습니다. 현재로서는 이러한 원소들의 발견과 연구가 진행 중이며, 새로운 원소들이 주기율표에 추가될 때마다 화학의 기본적 이해와 물질의 근본적 성질에 대한 우리의 지식이 확장됩니다. 따라서 주기율표에 없는 원소들의 발견 가능성은 여전히 열려 있으며, 이는 물리학과 화학의 경계를 넓히는데 기여할 것입니다.