Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 작은보홑탑해파리가 영생을 살 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 작은보호탑해파리(Turritopsis dohrnii)가 '영생읠 사는' 이유는 독특한 생ㅁ루학적 과정 덕분입니다. 이 해파리는 노화와 죽음을 거스르는 특별한 능력을 가지고 있으며, 이는 생명과학 연구에서 매우 흥미로운 주제입니다. 이 해파리가 영생을 가능하게 하는 원리를 이해하기 위해서는 그들의 생활사와 세포적 변환 능력을 살펴봐야 합니다. 작은보호탑해파리는 성숙한 단계에서 다시 미성숙한 폴립(polyp) 단계로 되돌아가는 능력을 가지고 있습니다. 이는 세포 분화(differentiation)와 탈분화(dedifferentiation)라는 과정을 통해 이루어집니다. 보통의 해파리는 유생(larva) 상태에서 폴립 상태로 발달한 후, 성체인 해파리 단계로 성장합니다. 성체 단계에서는 생식을 하여 새로운 유생을 만들어내고, 이 과정에서 생을 마감하게 됩니다. 그러나 작은보호탑해파리는 환경적 스트레스(ex : 부상, 기아, 급격한 온도 변화)나 성숙 후에도 다시 폴립 단계로 되돌아갈 수 있습니다. 이 과정에서 성체 세포들이 탈분화하여, 다시 다분화능(multipotency)을 가진 세포로 되돌아가며, 새로운 폴립을 형성하게 됩니다. 이 해파리는 자신의 세포를 재프로그래밍하여, 성체의 세포가 다시 미성숙 세포로 변환됩니다. 이 과정은 유사한 기능을 가진 포유류의 줄기세포(stem cell)와 비교할 수 있습니다. 해파리는 이 과정에서 세포의 노화를 피하고, 사실상 '초기화'된 사태로 되돌아갈 수 있습니다. 이 과정이 무한히 반복될 수 있기 때문에, 이론적으로 작은보호탑해파리는 자연적으로 죽음을 맞이하지 않을 수 있습니다. 이는 '생물학적 불멸성'이라고도 불리며, 이는 해당 개체가 외부 요인(포식, 질병 등)에 의해 사망하지 않는 한, 스스로의 생명 주기를 계속해서 반복할 수 있음을 의미합니다. 그러나 이 '영생'이 반드시 무한한 생명을 보장하는 것은 아닙니다. 해파리도 환경적 위험이나 포식자에 의해 죽을 수 있습니다. 작은보호탑해파리의 이러한 능력은 노화 연구 및 재생의학에서 큰 관심을 끌고 있습니다. 인간을 포함한 대부분의 생물은 세포가 분화된 후 다시 미성숙 상태로 돌아갈 수 없기 때문에 노화가 진행됩니다. 하지만 이 해파리는 이를 거슬러 성체에서 다시 미성숙 단계로 돌아가는 것이 가능하여, 과학자들에게 세포의 재프로그래밍과 관련된 중요한 연구 대상이 되고 있습니다.
생물·생명
Q. 밤에 잠을 조금만 자고 일어나도 개운하게 일어나는 방법은 없을까요??
안녕하세요. 잠을 적게 자면서도 개운하게 일어나는 방법은 수면의 질을 최적화하는 데 있습니다. 수면의 양보다는 수면의 깊이와 회복성이 중요하며, 이를 위해 생체 리듬과 수면 환경을 개선하는 것이 필수적입니다. 인체의 수면은 약 90분 간격으로 이루어지는 수면 주기(Sleep Cycle)로 구성됩니다. 이 주기에는 비REM 수면과 REM 수면이 포함되며, 깊은 수면(비REM 수면의 단계 3)이 특히 회복에 중요한 역할을 합니다. 아침에 개어날 때 수면 주기의 끝, 즉 REM 수면 단계에서 깨어나면 더 개운하게 느낄 수 있습니다. 수면 주기의 평균 길이가 약 90분이므로, 수면 시간을 6시간(4주기) 또는 7.5시간(5주기) 등으로 설정하면 효과적일 수 있습니다. 매일 같은 시간에 자고 일어나는 규칙적인 수면 패턴은 생체 시계(Circadian Rhythm)를 안정화시킵니다. 이는 멜라토닌(Melatonin) 분비를 촉진하여 수면의 질을 높이고, 아침에 더 자연스럽고 상쾌하게 일어날 수 있도록 도와줍니다. 불규칙한 수면 시간은 생체 시계를 교란시키며, 이는 피로감과 수면의 질 저하로 이어질 수 있습니다. 수면 환경을 최적화하는 것은 깊고 회복적인 수면을 위해 필수적입니다. 수면 중에는 가능한 한 완전한 어둠을 유지하여 멜라토닌 분비를 최대화하는 것이 좋습니다. 이 외에도 방 온도를 약간 시원하게 유지하고, 소음을 최소화하여 수면의 방해 요소를 제거하는 것이 중요합니다. 또한, 수면 중 편안함을 극대화하기 위해 침대와 베개를 적절히 선택하는 것도 중요합니다. 수면 전 전자기기 사용을 최소화하는 것이 중요합니다. 스마트폰, 컴퓨터, TV 등에서 방출되는 블루라이트(Blue Light)는 멜라토닌 분비를 억제하여 수면을 방해할 수 있습니다. 대신, 취침 전 명상, 독서, 또는 스트레칭과 같은 이완 활동을 통해 몸과 마음을 진정시키는 것이 좋습니다. 이러한 습관은 수면으로의 자연스러운 전환을 돕고, 깊은 수면을 유도합니다. 카페인은 각성 효과가 있어, 특히 오후 늦게나 저녁에 섭취할 경우 수면을 방해할 수 있습니다. 따라서, 카페인 섭취는 최소화하거나 아침 시간으로 제한하는 것이 좋습니다. 또한, 저녁 식사는 가볍게 하고, 잠들기 전 최소 2-3시간 동안은 식사를 피하는 것이 소화에 부담을 줄이고 수면을 방해하지 않도록 하는 데 도움이 됩니다. 아침에 일어나자마자 햇빛을 쬐는 것은 생체 시계를 재설정하는 데 중요한 역할을 합니다. 햇빛은 코르티솔(Cortisol) 분비를 촉진하여 각성 상태를 유도하고, 하루를 활기차게 시작할 수 있도록 돕습니다. 매일 아침 일정 시간 동안 자연광에 노출되는 것은 생체 리듬을 강화하고, 수면-각성 주기를 안정화하는 데 유익합니다.
화학
Q. 딱풀, 물풀이 만들어지는 원리가 궁금해요.
안녕하세요. 딱풀과 물풀은 주로 수용성 폴리머(water-soluble polymers)로 만들어집니다. 이들 접착제는 주성분으로 폴리비닐알코올(PVA)이나 폴리비닐아세테이트(PVAc)를 사용합니다. 이러한 고분자는 물에 쉽게 용해되며, 사용 후 물이 증발하면 접착력이 발생합니다. 딱풀의 경우, 고체 형태로 존재하다가 표면에 바르면 점성이 생기고, 물풀은 액체 형태로 쉽게 도포되어 물이 증발함에 따라 접착이 이루어집니다. 이 과정은 수소 결합과 같은 화학적 상호작용을 통해 물질들이 서로 밀착되게 만듭니다. 폴리머가 표면에 발리면, 물이 증발하거나 표면의 물질과 반응하면서 분자 간의 인력(force between molecules)이 발생합니다. 이 인력은 접착제와 표면 사이의 결합을 강화시켜 접착력을 형성합니다. 이러한 과정은 분자 간의 반데르발스 힘(Van der Waals forces)이나 이온 결합을 통해 강화될 수 있습니다. 강력접착제는 시아노아크릴레이트(Cyanoacrylate) 계열의 화합물로 만들어지며, 이 화합물은 공기 중의 수분과 빠르게 반응하여 단단한 결합을 형성합니다. 시아노아크릴레이트는 매우 반응성이 높은 단랴체(monomer)로, 공기 중의 수분을 만나면 급속도로 중합 반응(polymerization)을 일으켜 강력한 고분자 네트워크를 형성합니다. 이 반응은 화학적으로 다음과 같이 나타낼 수 있습니다 : n(C₆H₇NO₂) → [C₆H₇NO₂]ₙ 여기서 n은 중합체의 길이를 나타내며, 이 반응에서 생성된 고분자는 매우 강력한 구조를 가지게 됩니다. 이로 인해 접착제는 거의 즉각적으로 표면에 단단히 붙게 됩니다. 접착제의 작동 원리는 화학적 상호작용과 물리적 메커니즘의 복합적인 결과입니다. 딱풀과 물풀은 수용성 폴리머를 사용하여 접착력을 형성하며, 물이 증발하거나 표면과의 상호작용을 통해 접착이 이루어집니다. 반면, 강력접착제는 시아노아크릴레이트와 같은 고분자 화합물을 사용하여 빠른 중합 반응을 통해 매우 강한 결합을 형성합니다. 이러한 과정은 접착제의 응용 분야와 용도에 맞게 설계된 과학적 원리들에 기초하고 있습니다.
생물·생명
Q. 사람은 어떻게해서 크게 3가지 피부색으로 분류가 되었는지 궁금합니다.
안녕하세요. 인류가 크게 세 가지 피부색으로 분류된 것은 수십만 년에 걸친 진화적 과정과 환경 적응의 결과입니다. 이 과정은 유전적 변이, 자연선택, 그리고 지리적 격리가 결합하여 나타난 현상으로, 각기 다른 지역에서 인류가 어떻게 그 지역에 적응하며 살아남았는지를 잘 보여줍니다. 피부색은 주로 멜라닌(melanin)이라는 색소의 양과 분포에 의해 결정됩니다. 멜라닌은 자외선(UV)로부터 피부를 보호하는 주요한 역할을 합니다. 자외선에 노출되면, 피부는 멜라닌을 생산하여 자외선으로 인한 DNA 손상을 방지하고, 피부암의 발생 위험을 줄입니다. 인류의 조상은 아프리카의 열대 지역에서 기원했으며, 이 지역의 강한 자외선에 적응하기 위해 짙은 피부색을 가지게 되었습니다. 짙은 피부색은 멜라닌 함량이 높아 자외선 차단 효과가 크기 때문에, 이 지역의 사람들은 자외선으로 인한 손상으로부터 보호받을 수 있었습니다. 이러한 유전적 특성은 세대를 거쳐 전해졌으며, 오늘날의 흑인 인구의 피부색으로 이어졌습니다. 아프리카를 떠나 유럽이나 아시아로 이동한 인류는 환경의 변화에 따라 피부색이 점차 변화하기 시작했습니다. 유럽과 북아시아 지역은 자외선이 약하기 때문에, 피부가 너무 짙으면 비타민 D 합성에 불리할 수 있습니다. 비타민 D는 피부가 자외선을 받아 합성하는 중요한 영양소로, 뼈 건강과 면역 기능에 필수적입니다. 따라서 이 지역에서는 비교적 밝은 피부색이 자연선택을 통해 선호되었으며, 이는 백인 인구의 피부색으로 나타납니다. 동아시아와 남아시아 지역에서는 중간 정도의 자외선 노출이 있었고, 이로 인해 중간 정도의 피부색이 발달하게 되었습니다. 이 지역의 사람들은 환경적 요인과 유전적 변이에 의해 황인으로 분류되는 중간색 피부를 가지게 되었습니다. 피부색의 변화는 유전적 변이와 자연선택의 결과로, 인류가 각기 다른 환경에 적응하면서 진화해왔음을 보여줍니다. 멜라닌 생성 유전자와 관련된 돌연변이는 시간이 지남에 따라 특정 지역에서 더 많이 나타나게 되었고, 이러한 유전적 특성은 그 지역의 환경적 압력에 의해 강화되었습니다. 결과적으로, 오늘날의 인류는 크게 흑인, 백인, 황인으로 분류되지만, 이는 단지 단순화된 분류일 뿐, 실제로는 매우 다양한 피부색과 유전자적 특성을 가지고 있습니다.
화학
Q. 얼음을 기포없이 , 투명하게 얼릴수있는 방법은 제빙기뿐인가요 ?
안녕하세요. 얼음을 기포 없이 투명하게 얼리는 것은 제빙기 뿐만 아니라 가정에서도 몇 가지 방법을 통해 가능하게 할 수 있습니다. 일반적으로 집에서 얼음을 얼릴 때 기포가 생기는 이유는 물 속에 녹아있는 공기와 불순물이 얼음이 얼어가는 과정에서 가두어지기 때문입니다. 이 기포와 불순물은 얼음이 혼탁하게 보이게 하는 주된 원인입니다. 첫 번째 방법은 물을 끓여서 사용하는 것입니다. 물을 끓이면 물 속에 포함된 고익와 다른 용해된 기체들이 빠져나가게 됩니다. 한 번 끓인 물을 식힌 후 다시 끓여 두 번 끓인 물을 사용하는 것이 좋습니다. 이렇게 준비된 물을 어리면 기포가 덜 발생하여 더 투명한 얼음을 얻을 수 있습니다. 그러나 이 방법은 완벽하게 투명한 얼음을 보장하지는 않으며, 기포를 줄이는데 효과적일 뿐입니다. 또 다른 방법으로는, 방향성 결빙(directional freezing)이라는 방법을 사용하면 더욱 투명한 얼음을 만들 수 있습니다. 이 방법은 물이 위에서부터 아래로 천천히 얼어가는 환경을 만드는 것입니다. 이를 위해, 절연 처리된 용기(ex : 스티로폼 박스)에서 물을 위쪽이 먼저 얼도록 설정한 후 얼리면, 기포와 불순물이 아래쪽으로 밀려나면서 맑은 얼음을 얻을 수 있습니다. 구체적인 방법은 1. 물을 끓여서 준비합니다. 2. 작은 냉동실용 스티로폼 박스에 끓인 물을 부은 후, 윗부분을 개방한 상태로 냉동실에 넣습니다. 3. 물이 위에서 아래로 천천히 얼게 두고, 완전히 얼기 전에 아래쪽에 혼탁한 부분을 제거하면 투명한 부분만 남길 수 있습니다.