Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 물고기에 대해 아시는 분 댓글 달아주세요
안녕하세요. 물고기의 주둥이, 아가미, 그리고 몸통이 붉게 변하는 현상은 그들의 건강 상태에 심각한 이상이 있음을 시사하는 중요한 신호일 수 있습니다. 이러한 증상은 주로 세균 감염, 기생충 감염, 환경적 스트레스, 물리적 손상, 또는 화학적 중독에 기인할 수 있습니다. 우선, 세균 감염(bacterial infection)은 물고기의 주요 장기와 피부에 염증을 유발할 수 있습니다. 특히, 에로모나스(Aeromonas)나 플라보박테리움(Flavobacterium)과 같은 병원균은 피부와 아가미 조직에 침투하여 붉은 염증을 형성합니다. 이러한 염증은 혈액 순환 문제와 연관될 수 있으며, 물고기의 면역 반응을 자극하여 더 심각한 상태로 발전할 수 있습니다. 또한, 기생충 감염(parasitic infestation) 역시 주요한 원인 중 하나입니다. 아가미 기생충(gill flukes)이나 이치(ichthyophthirius multifiliis)와 같은 기생충은 물고기의 아가미와 피부에 기생하여 염증 반응을 일으킵니다. 기생충이 물고기의 조직을 자극하면 그 부위가 붉게 변색되며, 심한 경우 출혈이 발생할 수 있습니다. 환경적 요인(environmental factors) 역시 중요한 고려 사항입니다. 수질 오염, 특히 암모니아(NH₃)나 질산염(NO₃⁻)의 농도가 높으면 물고기의 신진대사에 악영향을 미쳐 아가미와 피부가 붉게 변할 수 있습니다. 또한, 산소 부족(hypoxia) 상태에서는 물고기가 호흡을 더 활발히 하게 되어 아가미에 붉은 변색이 나타날 수 있습니다. 물리적 손상(physical trauma)도 이러한 증상을 유발할 수 있습니다. 물고기가 수족관의 장식물이나 다른 물고기와의 싸움으로 인해 손상을 입을 경우, 주둥이, 아가미, 또는 몸통에 붉은 상처가 생길 수 있습니다. 이러한 상처는 세균 감염의 원인이 되기도 합니다. 마지막으로, 화학적 중독(chemical intoxication)은 물고기의 체내에 독성 물질이 축적될 때 발생할 수 있으며, 이는 주로 피부와 아가미에서의 염증과 변색으로 나타납니다. 수족관에 잘못된 약물을 사용하거나, 독성 물질이 물에 유입된 경우 이러한 증상이 나타날 수 있습니다.
화학
Q. 규산염 광물의 규소 원자의 전하가 어떻게 4+가가 되나요?
안녕하세요. 질문을 구체적으로 해주셔서, 질문에 대한 답변을 주는 형식으로 설명드리겠습니다. 규산염 광물의 화학적 구조와 결합을 이해하려면 공유 결합과 이온 결합의 개념을 구분하는 것이 중요합니다. 규산염 광물에서의 규소(Si)와 산소(O) 원자의 전하 상태는 전자 배치와 결합 특성에 의해 결정됩니다. - 규소(Si)의 전하가 왜 4+인가? 규소 원자(Si)는 주기율표에서 14족에 속하며, 기본적으로 4개의 원자가 전자(valence electrons)를 가지고 있습니다. 규소가 산소와 결합할 때, 규소 원자는 자신의 4개의 원자가 전자를 이용하여 4개의 산소 원자와 공유 결합을 형성합니다. 이 공유 결합에서, 규소는 각 산소 원자와 전자 쌍을 공유하지만, 전자 밀도는 산소 원자 쪽으로 더 많이 치우칩니다. 즉, 규소는 이 결합에서 전자를 '완전히' 잃는 것이 아니지만, 전자 구름의 밀도가 산소 쪽으로 이동하기 때문에 화학적으로는 규소가 마치 4개의 전자를 잃은 것처럼 간주되어 4+의 형식적 전하(formal charge)를 가지게 됩니다. 이는 화학적 계산에서 산출된 것이며, 규소 원자가 실제로 전자를 잃어서 4+ 전하를 띠는 것이 아니라, 결합의 특성상 그렇게 표현되는 것입니다. - 산소(O)의 전하는 왜 2-인가? 산소 원자(O)는 주기율표에서 16족에 속하며, 6개의 원자가 전자를 가지고 있습니다. 안정한 옥텟구조를 이루기 위해 산소는 2개의 전자를 더 얻어야 하므로, 결합 시 전자 2개를 얻고 2-의 혀익적 전하를 가집니다. 규산염 구조에서는 산소는 규소와 공유 결합을 형성하지만, 산소는 더 전기음성도가 크기 때문에 결합된 전자의 밀도가 산소 쪽으로 더 많이 분포합니다. 이는 산소가 마치 전자를 더 많이 차지한 것처럼 보이게 하며, 이 때문에 2-의 형식적 전하를 가지게 됩니다. - 규산염의 전체 전하는 왜 4-인가? 규산염 광물의 기본 단위는 SiO₄²⁻의 형태로, 하나의 규소 원자가 4개의 산소 원자와 결합하여 사면체 구조를 형성합니다. 규소가 4+ 전하를 가지며, 각 산소가 2- 전하를 가지므로, SiO₄의 전체 전하는 다음과 같이 계산됩니다 : (+4) + 4 x (-2) = -4 따라서, 기본적인 규산염 단위(SiO₄)는 4-의 순전하를 가지며, 이로 인해 규산염 광물은 다른 양이온들과 결합하여 전하 균형을 이루게 됩니다. 규산염 광물에서 규소가 4+전하를 가지는 것은 결합의 특성상 전자가 산소 쪽으로 이동하여 규소가 전자 밀도의 손실을 경험하게 되기 대문입니다. 산소는 전자를 더 많이 끌어당기기 때문에 2- 전하를 가지며, 이로 인해 전체 SiO₄ 단위는 4- 전하를 갖게 됩니다. 이는 실제 전자가 완전히 이동하여 이온 상태를 형성하는 것이 아니라, 결합의 특성에 따라 전자 밀도가 분포되는 방식에 따른 형식적 전하로 이해해야 합니다.
생물·생명
Q. 대나무는 꽃이 핀 다음에는 왜 죽게 되나요?
안녕하세요. 대나무는 매우 독특한 생애 주기를 가진 식물로, 그 중 가장 흥미로운 현상 중 하나는 대나무가 일생에 단 한 번 꽃을 피우고, 그 후에 대부분의 개체가 죽는다는 점입니다. 이 현상은 대나무의 생태적 전략과 생리적 특성에서 기인한 것으로, 이를 이해하기 위해서는 몇 가지 중요한 개념을 고려해야 합니다. 대나무의 생애 주기는 세멜파리티(sempelparity)라는 생물학적 전략에 기초합니다. 세멜파리티는 한 번의 번식 기회를 가진 후 생ㅁ여 활동을 종료하는 생물학적 전략을 의미합니다. 대나무는 여러 해 동안 광합성과 자원 축적을 통해 성장하면서, 마지막 단계에서 모든 에너지를 번식에 집중합니다. 이러한 에너지 투자는 꽃을 피우고 종자를 생산하는 데 전념하게 되며, 그 결과 대나무는 자우너을 모두 소모하여 죽음에 이르게 됩니다. 이는 대나무가 자신의 유전자를 최대한 널리 퍼뜨리기 위한 궁극적인 전략으로 볼 수 있습니다. 또한, 대나무가 일제히 꽃을 피우고 죽는 현상은 생태적 경쟁 회피의 측면에서도 설명될 수 있습니다. 대나무가 대규모로 동시다발적으로 꽃을 피우고 죽음에 이르게 되면, 그 지역에서 밀도 의존적 경쟁이 크게 줄어들게 됩니다. 이로 인해 새로 자란 대나무 개체들은 보다 적은 자원 경쟁 속에서 성장할 수 있는 기회를 얻게 됩니다. 대규모로 종자를 생산하여 일시에 많은 자손을 퍼뜨리는 것은 생존과 번식을 극대화하는 또 하나의 전략이라 할 수 있습니다. 이 현상은 또한 격리적 진화(allopatric speciation)와 관련이 있을 수 있습니다. 대나무가 주기적으로 일제히 꽃을 피우고 죽음에 이르는 것은 같은 종 내에서도 시간적, 공간적 격리를 통해 유전적 다양성을 증가시키고, 나아가 새로운 환경 조건에 적응할 수 있는 개체군을 형성하는데 기여할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 중생대나 고생대에 곤충들이 정말로 컸나요?
안녕하세요. 중생대(Mesozoic Era)와 고생대(Paleozoic Era)에는 현재의 곤충들보다 훨씬 더 큰 곤충들이 실제로 존재했습니다. 특히 고생대의 석탄기(Carboniferous Period, 약 3억 5900만 년 전에서 2억 9900만 년 전)와 페름기(Permian Period, 약 2억 9900만 년 전에서 2억 5100만 년 전) 동안 거대한 곤충들이 번성했습니다. 이러한 곤충들이 거대화된 이유는 주로 당시의 환경적 조건과 밀접한 관련이 있습니다. 당시 대기 중 산소 농도는 현재와 비교할 때 매우 높았습니다. 석탄기에는 대기 중 산소농도가 약 35%에 달했을 것으로 추정되며, 이는 현재의 약 21%와 비교했을 때 매우 높은 수준입니다. 곤충들은 기관계(tracheal system)를 통해 산소를 몸 안으로 확신시키는데, 높은 산소 농도는 이들 곤충이 더 큰 몸집을 유지하는 데 필요한 산소를 충분히 공급할 수 있게 했습니다. 이러한 조건 덕분에 당시의 곤충들은 오늘날 우리가 보는 곤충들보다 훨씬 더 커질 수 있었습니다. 예컨데, 석탄기에 살았던 메가네우라(Meganeura)는 오늘날의 잠자리와 유사한 형태를 가진 곤충으로, 날개를 펼쳤을 때 그 길이가 약 70cm에 달했습니다. 이와 같은 거대한 곤충들이 등장할 수 있었던 또 다른 이유는 생태적 압력(ecological pressure)의 차이에서 찾을 수 있습니다. 당시에는 대형 곤충들을 위협할 수 있는 포식자가 상대적으로 적었기 때문에, 곤충들이 크고 느린 생태적 틈새(niche)를 차지할 수 있었습니다. 그러나 시간이 흐르면서, 더 크고 효율적인 포식자들이 등장함에 따라 곤충의 크기는 점차 줄어드는 방향으로 진화적 압력이 가해졌을 가능성이 큽니다. 이로 인해 오늘날에는 당시와 같은 거대한 곤충이 거의 존재하지 않게 되었습니다. 결론적으로, 중생대와 고생대의 곤충들이 현재의 곤충들보다 훨씬 큰 크기를 가질 수 있었던 것은 고대 대기의 높은 산소 농도와 당시의 생태적 조건 덕분이었습니다. 이러한 요소들이 결합하여 거대 곤충들이 진화할 수 있는 환경이 조성되었으며, 이는 곤충의 진화와 생물학적 다양성을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다.
화학
Q. 이소프로필알코올(IPA) 위험성
안녕하세요. 이소프로필알코올(Isopropyl Alcohol ; IPA)은 널리 사용되는 용매(solvent) 및 소독제(antiseptic)로, 다양한 산업 및 의료 분야에서 필수적인 화학물질로 자리잡고 있습니다. 그러나, IPA는 자극성이 강하며, 특히 손상된 피부와 접촉할 경우 그 위험성이 증가할 수 있습니다. 상처 부위에 이소프로필알코올이 접촉할 경우, 몇 가지 잠재적인 문제가 발생할 수 있습니다. 먼저, IPA는 강한 자극성을 가지고 있어 손상된 피부에 심한 자극을 줄 수 있습니다. 이는 상처 부위의 신경 말단을 자극하여 통증을 유발할 수 있으며, 상처의 치유 과정에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 또, IPA는 피부를 통해 체내로 흡수될 수 있으며, 특히 손상된 피부를 통해 흡수될 가능성이 더 높습니다. 소량의 흡수는 일반적으로 심각한 문제를 일으키지 않지만, 높은 농도의 IPA가 장기간 접촉하면 독성 효과가 발생할 수 있습니다. IPA가 체내로 과도하게 흡수될 경우 중추신경계(CNS)에 영향을 미쳐 두통, 어지럼증, 혼란 등의 증상이 나타날 수 있습니다. 추가로, IPA는 휘발성이 강한 물질로 증기를 흡입할 경우 호흡기에 자극을 줄 수 있습니다. 특히 상처 부위에 IPA를 적용한 후, 그 증기를 흡입하지 않도록 주의해야 합니다. 고농도의 증기를 장기간 흡입할 경우, 호흡기 자극, 현기증, 심한 경우 중추신경계 억제와 같은 증상이 나타날 수 있습니다. 결론적으로, 상처 부위에 이소프로필알코올이 접촉된 경우, 즉시 상처를 깨끗한 물로 충분히 씻어내는 것이 권장됩니다. 이소프로필알코올이 손상된 피부에 미치는 영향은 그 양과 노출 시간에 따라 달라질 수 있으므로, 상처가 아물기 전에는 가능한 한 IPA와의 접촉을 피하는 것이 좋습니다. 만약 상처 부위에 심각한 자극이 발생하거나, 이상 증상이 나타난다면 즉각적인 의학적 상담이 필요합니다.