Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 지구에 대부분 생물은 좌우대칭인데 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 지구 상의 많은 생명체들이 좌우대칭을 가지며 진화해 온 이유는 생물학적, 진화적 관점에서 다양한 요인에 의해 설명될 수 있습니다. 좌우대칭은 특히 동물계에서 가장 흔한 대칭 형태로 나타나며, 이는 생물학적 효율성 및 적응적 우위를 제공하기 때문입니다. 운동 효율성은 좌우 대칭이 생물학적으로 선택된 중요한 이유 중 하나입니다. 좌우대칭은 생물체가 한 방향으로 이동할 때 균형 잡힌 움직임을 가능하게 합니다. 좌우가 대칭적으로 배치된 근육과 관절 구조는 운동 에너지를 더 효율적으로 사용할 수 있게 하며, 이를 통해 생물은포식자를 피하거나 먹이를 찾아 빠르게 이동할 수 있습니다. 이러한 균형성과 방향성은 환경에서의 생존 확률을 높여주는 중요한 적응적 특성입니다. 또한, 좌우대칭은 신경계의 구조와 밀접하게 관련이 있습니다. 좌우대칭 동물의 신경계는 대개 머리 쪽에 중요한 감각 기관과 신경을 집중시키는 두화(Cephalization)를 통해 효율적인 정보 처리를 가능하게 합니다. 예컨데, 인간을 포함한 대부분의 좌우대칭 동물들은 양쪽에 대칭적으로 배치된 감각 기관(눈, 귀 등)을 통해 외부 환경을 감지하고, 이를 신경계가 효율적으로 처리합니다. 이러한 신경계 구조는 생물체가 빠르고 정확하게 환경에 반응할 수 있도록 도와주며, 이는 포식자 회피나 먹이 탐색에서 중요한 역할을 합니다. 마지막으로, 진화적 압력과 관련하여, 좌우 대칭은 더 나은 적응을 가능하게 했습니다. 초기 생명체들은 대부분 부유 생활을 하거나 방사대칭을 가지고 있었지만, 더 복잡한 환경에서의 적응이 요구되면서 좌우대칭은 생물체가 환경과 더 능동적으로 상호작용할 수 있는 유리한 구조로 선택되었습니다. 좌우대칭은 다양한 환경에서 생명체가 더 복잡한 구조를 유지하면서도 안정성을 확보할 수 있는 진화적 선택이었습니다.
물리
Q. 물리학에서는 타임머신 혹은 시간 여행이 실제로 가능할 수 있나요?
안녕하세요. 타임 머신을 이용한 시간 여행에 대해 물리학자들은 시간 여행의 가능성을 여러 이론을 통해 탐구해 왔으며, 이는 주로 상대성 이론과 양자역학에서 출발합니다. 그러나 아직까지 이론적 논의에 머물러 있으며, 실질적인 시간 여행 기술은 존재하지 않습니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론(Special Relativity)에 따르면, 시간은 절대적인 개념이 아니며, 관찰자의 운동 속도에 따라 상대적으로 다르게 흐를 수 있습니다. 이는 시간 지연(time dilation) 현상으로 설명되며, 빛에 가까운 속도로 움직일 때 시간이 느리게 흐르기 때문에 미래로의 제한적 시간 여행이 이론적으로 가능할 수 있습니다. 예컨데, 빛의 속도에 가까운 속도로 우주선을 타고 이동한 후 돌아오면, 지구에서 보낸 시간이 더 많이 흐른 상태일 것입니다. 일반 상대성 이론(General Relativity)은 시공간이 중력에 의해 휘어질 수 있다는 것을 설명합니다. 이를 웜홀(wormhole)이라는 이론적 개념을 가능하게 만드는데, 웜홀은 시공간의 두 지점을 빠르게 연결하는 일종의 터널로 여겨집니다. 이론적으로 웜홀이 안정적으로 존재하고 이를 이용할 수 있다면, 시공간을 넘나드는 시간 여행이 가능할 수 있습니다. 그러나 웜홀은 매우 불안정한 것으로 알려져 있으며, 실제로 이를 구현하는 기술은 아직 존재하지 않습니다. 양자역학의 관점에서도 시간 여행의 가능성이 논의되기도 합니다. 양자 중첩(quantum superposition)이나 평행 우주(multiverse) 이론은 시간이 여러 갈래로 나뉘어질 수 있다는 가설을 포함합니다. 그러나 이러한 논의는 매우 이론적이며, 실제 물리학적 실험으로 증명된 바는 없습니다.
생물·생명
Q. 아래 사진은 시골길 가로수로 있는 높이 20여 m의 나무입니다. 무슨 나무인지 궁금압니다.
안녕하세요. 사진 속 나무는 백합나무(Liriodendron tulipifera)일 가능성이 높아 보입니다. 백합나무는 높이가 20m 이상 자랄 수 있는 큰 나무로, 흔히 가로수로 많이 심어집니다. 이 나무는 크게 자라면서 튤립 모양의 독특한 꽃을 핑는 것이 특징입니다. 백합나무의 잎은 넓고, 꽃망울이 기다랗게 자라는 특징이 있습니다. 이는 질문자님의 묘사한 꽃망울과 일치하며 나무의 모양이 전반적으로 유사합니다. 또한, 백합나무는 가로수로 많이 쓰이는 나무 중 하나로, 도시에서는 자주 볼 수 없는 큰 나무일 수 있으며 시골길이나 넓은 공간에서 자주 심어집니다. 만약 봄이나 여름에 튤립 모양의 꽃이 피어난다면 이 나무가 백합나무임을 확신할 수 있을 것입니다.
생물·생명
Q. 아프리카코끼리와 아시아코끼리 중 누구의 수명이 더 길어요?
안녕하세요. 아프리카 코끼리와 아시아 코끼리는 각기 다른 환경과 유전적 특성을 가지고 있어서 수명도 약간 차이가 납니다. 일반적으로, 아시아 코끼리의 수명이 약간 더 길다고 알려져 있습니다. 아프리카 코끼리의 평균 수명은 야생에서 대략 60~70년 정도입니다. 반면, 아시아 코끼리는 조금 더 긴 60~80년의 수명을 가질 수 있습니다. 이러한 차이는 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 아시아코끼리가 좀 더 인간과의 교감이 많고, 일부 지역에서는 가축화되어 보호받는 경우가 많기 때문에 생존율이 높을 수 있습니다. 또한, 아프리카 코끼리가 사는 환경은 때때로 더 극단적인 기후 변화와 포식자의 위협이 더 클 수 있어 수명에 영향을 줄 수 있습니다. 동물원에서의 수명은 일반적으로 야생보다 짧은데, 이는 자연 상태에서의 활동 범위 제한, 식단의 차이, 스트레스 등과 같은 인공적인 환경 요인 때문일 수 있습니다. 동물원에서는 아프리카 코끼리와 아시아 코끼리 모두 비슷하게 짧아질 수 있는 수명을 보이지만, 개별 관리 방법에 따라 차이가 발생할 수 있습니다. 종합적으로 보면, 아시아 코끼리가 일반적으로 조금 더 긴 수명을 가질 가능성이 높지만, 두 종 모두 상당히 오랜 기간 동안 살 수 있는 대형 포유동물입니다.
생물·생명
Q. 왜 고추는 익으면 색깔이 빨갛게 익나요
안녕하세요. 고추의 색 변화는 생물학적 성숙 과정에서 일어나는 자연스러운 현상으로, 주로 색소의 변화에 의해 발생합니다. 고추가 성숙함에 따라 내부의 클로로필(Chlorophyll)이라는 녹색 색소가 분해됩니다. 클로로필의 분해는 햇빛에 의한 광분해 작용 또는 자연적 노화 과정에 의해 촉진됩니다. 클로로필의 양이 감소함에 따라 고추는 원래 가지고 있던 빨간색 색소가 두드러지게 나타나기 시작합니다. 고추의 빨간색은 주로 카로티노이드(Carotenoids)라는 색소에 의해 발현됩니다. 카로티노이드 중에서도 특히 리코펜(Lycopene)과 베타-카로틴(Beta-carotene)이 풍부하게 함유되어 있으며, 이들 색소는 고추의 빨간색을 더욱 선명하게 만듭니다. 이러한 색소들은 또한 강력한 항산화 성질을 가지고 있어, 식물의 세포를 환경 스트레스로부터 보호하는 역할을 합니다. 성숙 과정 중 고추는 다양한 환경적 요인에 영향을 받습니다. 특히, 햇빛 노출은 카로티노이드 색소의 합성을 촉진하며, 온도와 수분 조건은 성숙 속도와 색소 발현에 중요한 영향을 미칩니다. 이처럼 고추가 성숙하면서 빨갛게 변하는 현상은 크로로필의 분해와 카로티노이드 색소의 증가라는 두 가지 주요 생화학적 변화에 기반을 두고 있습니다. 이러한 색상의 변화는 고추가 성숙한 상태임을 나타내는 생물학적 신호로서, 자연 세계에서의 생존과 번식 전략에 중요한 역할을 합니다.