Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 누에고치는 왜 뽕잎만 먹는지 궁금합니다
안녕하세요. 누에나방(Bombyx mori)이 주로 뽕잎(Morus spp.)을 섭취하는 것은 그들의 소화 시스템이 뽕잎의 특정 화학적 성분에 적응하여 진화한 결과입니다. 이런 적응은 오랜 가축화 과정에서 인간에 의해 강화되었으며, 뽕잎은 누에의 성장과 발달에 필수적인 영양소를 제공합니다. 뽕잎의 소화 가능성과 영양적 효과는 누에에게 최적화된 식단을 제공하는 역할을 합니다. 누에나방의 소화 효소는 뽕잎에 존재하는 특정 성분, 특히 그 잎의 섬유질과 단백질을 분해하는 데 특화되어 있습니다. 이런 특화는 다른 식물의 화학적 구조에 적응하지 못하게 만들어, 다른 식물을 섭취했을 때 소화 불량이나 영양 결핍을 초래할 수 있습니다. 뽕잎은 누에에게 필요한 아미노산, 비타민, 미네랄을 풍부하게 포함하고 있으며, 이는 누에의 성장과 번식에 필수적입니다. 특히, 뽕잎은 누에의 건강을 유지하고 성장을 촉진하는 데 필요한 균형 잡힌 영양소를 제공합니다. 누에나방이 가축화되면서 뽕잎에 대한 의존도가 높아졌습니다. 인간의 선택적 번식은 뽕잎을 먹고 잘 성장하는 누에 개체를 선호하여 번식시킴으로써, 뽕잎을 선호하는 유전적 특성이 강화되었습니다. 따라서, 누에나방이 뽕잎만을 섭취하는 현상은 생물학적, 생태적, 진화적 요인이 복합적으로 작용한 결과로 볼 수 있습니다. 이는 누에나방이 뽕잎에 최적화된 생태적 니치(ecological niche)를 찾아 성공적으로 적응한 사례로, 생물학적 다양성과 진화의 결과를 명확히 보여 주는 예입니다. 이러한 정보는 누에나방의 관리 및 뽕잎 재배에 있어 중요한 기초 자료를 제공하며, 누에나방의 생태학적 및 경제적 중요성을 강조합니다.
생물·생명
Q. 동물과 곤충중에서 수컷이 암컷을 선택하는 종은 왜 그런건가요
안녕하세요. 수컷이 암컷을 선택하는 성 선택 메커니즘은 특정 생물학적 및 생태학적 조건 하에서 진화적으로 형성됩니다. 이 현상은 일반적으로 암컷이 수컷보다 상대적으로 희귀하거나, 암컷의 생식 가능성이 그들의 생태적 또는 생리적 상태에 크게 의존하는 경우에 나타납니다. 수컷이 암컷을 선택하는 행동은 생존과 번식의 최적화를 도모하는 전략의 일환으로 볼 수 있습니다. 수컷이 암컷을 선택하는 주요 이유로는 암컷의 희소성, 생식 가치, 선택적 수용성 등이 있습니다. 특정 종에서 암컷의 수가 수컷보다 현저히 적을 경우, 수컷은 생식의 기회를 극대화하기 위해 암컷을 선택적으로 찾아내고 경쟁해야 할 필요가 있습니다. 이러한 상황은 수컷이 암컷을 적극적으로 선택하고, 이들에게 더 많은 투자를 하도록 유도합니다. 암컷의 생식 상태나 건강 상태가 그들의 생식 성공률에 직접적인 영향을 미칠 때, 수컷은 더 높은 생식 잠재력을 가진 암컷을 선택할 수 있습니다. 예컨데, 더 크거나, 더 건강하거나, 더 잘 발달된 암컷은 더 많은 후손을 낳을 가능성이 높다고 판단될 수 있습니다. 암컷이 특정 시기에만 수컷과의 교미를 허용하는 종에서는, 수컷은 가장 수용적인 암컷을 식별하고 선택하는 능력을 개발할 수 있습니다. 이는 수컷이 효과적인 교미 기회를 찾기 위해 암컷을 신중하게 선택하도록 동기를 부여합니다.
생물·생명
Q. 베짝이 개미는 왜 애벌레가 실크를 뽑을수 있나요
안녕하세요. 베짝이 개미(Lycaenidae과의 일부 종)는 다른 개미와 공생 관계를 맺는 특이한 특성을 가지고 있습니다. 이 개미들의 애벌레가 실크를 뽑을 수 있는 능력은 그들의 생존 전략과 밀접하게 연관되어 있으며, 이는 주로 방어 메커니즘과 서식지 구축에 사용됩니다. 베짝이 개미의 애벌레는 실크를 사용하여 보호 받을 수 있는 작은 실막(실크로 만든 케이스 또는 코쿤)을 만듭니다. 이 실막은 포식자로부터 보호를 제공하며, 애벌레에게 안전한 성장 환경을 마련해 줍니다. 또한, 실크 실막은 기후 변화에 따른 환경 변화로부터도 애벌레를 보호하는 역할을 합니다. 베짝이 개미의 애벌레와 개미 사이에는 공생 관계가 있습니다. 개미는 애벌레가 분비하는 달콤한 액체인 허니듀를 얻기 위해 애벌레를 보호합니다. 반면, 애벌레는 개미로부터 보호를 받습니다. 애벌레가 만든 실크 구조는 이러한 관계를 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다. 실크 실막은 개미에게 안전한 통로를 제공하거나, 개미와 애벌레 사이의 상호 작용을 용이하게 하는 공간으로 활용될 수 있습니다. 베짝이 개미의 애벌레는 실크를 사용하여 자신의 서식지를 구축하거나 개선합니다. 실크를 사용하여 리프 쉘터(잎을 말아 만든 보호 공간)를 만들기도 하며, 이는 애벌레가 잎 사이에서 보호받으면서 성장할 수 있는 환경을 만듭니다.
생물·생명
Q. 이산화탄소를 흡수하는 미생물은 어떤 미생물인가요
안녕하세요. 이산화탄소를 흡수하며 광합성과 비슷한 역할을 하는 미생물에는 주로 균류(Cyanobacteria)와 특정 종류의 미세조류(Microalgae)가 포함됩니다. 이 미생물들은 광합성 과정을 통해 태양광을 에너지로 사용하여 이산화탄소를 흡수하고, 산소를 방출하는 능력을 가지고 있습니다. 균류는 녹색 식물과 유사한 방식으로 광합성을 수행하는 미생물로, 때로는 '녹조류'라고도 불립니다. 이들은 물 속에서 자주 볼 수 있으며, 질소 고정(nitrogen fixation) 능력도 가지고 있어서 자연 생태계와 인공 환경 양쪽에서 중요한 역할을 합니다. 균류는 엽록소를 포함하고 있어 광합성을 통해 태양 에너지를 화학 에너지로 전환하고, 이 과정에서 이산화탄소를 흡수하며 산소를 방출합니다. 미세조류는 다양한 수중 환경에서 발견되며, 작은 크기의 단세포 또는 다세포 조류입니다. 이들도 엽록소를 가지고 있어 광합성을 할 수 있으며, 이산화탄소를 흡수하여 산소를 생성합니다. 미세조류는 바이오연료 생산, 온실가스 감축, 폐수 처리 등 다양한 환경 기술에 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
물리
Q. 얼음이 얼 때 안 쪽은 불투명한 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 얼음이 얼 때 내부가 불투명해 보이는 현상은 주로 물의 결빙 과정에서 발생하는 미세한 공기 방울의 존재에 기인합니다. 이러한 공기 방울은 물이 고체 상태로 전이될 때 물 속에 용해되어 있던 공기가 빠져나오면서 형성되며, 이는 광학적 산란(optical scattering) 현상을 일으켜 빛이 내부에서 여러 방향으로 퍼지게 만들어 얼음을 불투명하게 보이게 합니다. 얼음이 형성되는 과정에서, 물은 냉각되며 점차 고체 상태로 전환됩니다. 이 과정은 일반적으로 수면에서 시작하여 점차 내부로 진행됩니다. 초기에 물이 어는 동안, 물 속에 녹아 있던 공기는 고체 매트릭스에 포획될 수 없게 되며, 이는 수많은 미세한 공기 방울 형태로 결정 주고 내에 남게 됩니다. 이 공기 방울들은 굴절률(refractive index)의 차이를 가져와 빛이 이 방울들에 의해 다양한 각도로 산란되게 만듭니다. 빛이 얼음을 통과할 때, 빛의 경로가 공기 방울에 의해 방해받습니다. 각 공기 방울은 빛을 다른 방향으로 산란시키며, 이 과정에서 빛의 직진 경로가 변경되어 얼음이 불투명하게 보이게 됩니다. 이는 공기 방울이 빛의 굴절률을 변화시키는 현상과 관련이 있으며, 이로 인해 얼음 내부에서 빛이 균일하게 투과하지 못하고 다방향으로 산란되어 결과적으로 불투명하게 보이게 됩니다. 따라서, 얼음의 불투명성은 주로 얼음 내부에 포획된 공기 방울에 의한 광학ㅈ거 산란 때문입니다. 이는 물의 결빙 과정에서 자연스럽게 발생하는 현상으로, 얼음의 광학적 특성을 결정짓는 중요한 요소입니다. 이러한 이해는 물질의 상태 변화에 따른 광학적 성질의 변화를 설명하는 데 중요한 기초 지식을 제공합니다.