Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 재규어와 표범의 차이가 무엇인가요?
안녕하세요. 재규어(Panthera onca)와 표범(Panthera pardus)은 둘 다 대형 고양잇과 동물로, 외형적으로 매우 유사해 보일 수 있으나, 이 두 종은 생물학적, 생태학적, 지리적 차이점을 가지고 있습니다. 이들은 모두 Panthera 속에 속해 있으며, 공통의 조상으로부터 진화했지만, 각각 고유한 특징과 서식지를 가지고 있습니다. 재규어는 몸이 보다 두껍고 근육질이며, 어깨가 넓고 머리가 크다는 특징이 있습니다. 이들은 매우 강력한 턱과 이빨을 가지고 있으며, 이는 특히 단단한 갑각류나 뼈를 부수는데 적합합니다. 재규어의 반점(로제트)은 안에 검은 점이 있는 것이 특징입니다. 표범은 재규어보다 몸이 더 가늘고 날렵하며, 다리도 더 길고 날렵합니다. 표범의 반점도 로제트 모양이지만, 재규어와 달리 안에 검은 점이 없는 것 이 일반적입니다. 재규어는 평균적으로 표범보다 크고, 체중도 더 나갑니다. 주로 웅앙아메리카와 남아메리카의 열대우림, 습지, 열대 사바나 지역에 서식합니다. 반면 표범은 아프리카 사하라 사막 이남과 아시아의 다양한 지역에 널리 분포합니다. 재규어는 주로 강력한 물어뜯기를 통해 먹이를 제압하며, 물속에서도 사냥할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 이들은 물가에 서식하는 동물들을 주로 사냥합니다. 반면 표범은 뛰어난 나무 타기 능력을 활용하여 나무 위에 먹이를 숨기고, 더 높은 곳에서 기습적으로 사냥하는 경향이 있습니다. 재규어는 신세계(New World, 아메리카 대륙)의 열대우림과 습지에서 발견되며, 이 지역의 최상위 포식자로 군림합니다. 반면, 표범은 구세계(Old World, 아프리카 및 아시아)에서 발견되며, 그 생태적 역할과 서식지 내 위치는 재규어와 유사하지만, 전 세계적으로 더 넓은 범위에 걸쳐 있습니다.
생물·생명
Q. 따개비나 전복은 바다에 어디서나 따붙어
안녕하세요. 따개비(barnacles)와 전복(ablone)은 해양 환경에서 강력한 부착력을 발휘하여 바위, 선체, 부두 등 다양한 표면에 단단히 붙어 있습니다. 이들의 놀라운 부착력은 고도로 발달된 생물학적 메커니즘과 화학적 특성에 기인합니다. 이러한 특성은 각각의 종이 해양 환경에서 생존하고 번성하는 데 중요한 역할을 합니다. 따개비는 그들의 독특한 부착 구조와 화학적 접착제를 통해 매우 강력하게 표면에 고정됩니다. 따개비는 몸에서 분비되는 단백질 기반의 접착 물질을 사용하여 다양한 표면에 부착합니다. 이 접착 물질은 해양 환경에서 잘 작용하도록 최적화되어 있으며, 물 속에서도 견고한 결합을 형성합니다. 이 물질은 단백질로 이루어져 있으며, 표면과의 강한 화학ㅈ거 결합을 통해 따개비가 오랜 시간 동안 떨어지지 않도록 합니다. 또한, 따개비는 '기저판(base plate)'이라는 단단한 구조를 가지고 있어, 이를 통해 표면에 안정적으로 부착합니다. 기저판은 따개비의 몸체와 표면을 결합하는 중요한 역할을 하며, 성장 과정에서 점차적으로 표면에 더 깊이 밀착됩니다. 이로 인해 따개비는 외부의 물리적 충격이나 환경 변화에도 잘 떨어지지 않게 됩니다. 전복은 근육성 발(foot)이라는 구조를 사용하여 바위나 해저에 부착합니다. 이 발은 매우 강력한 흡착력을 발휘하여, 전복이 표면에 단단히 붙어 있을 수 있도록 돕습니다. 전복의 발은 수축과 확장을 통해 표면에 강력하게 부착하며, 필요에 따라 발을 수축하여 접착력을 극대화할 수 있습니다. 전복의 발은 또한 점액을 분비하여 표면과의 접촉을 더욱 강하게 만듭니다. 이 점액은 전복의 발과 표면 사이의 마찰력을 증가시켜, 부착력을 높이는 역할을 합니다. 점액은 매우 끈적거리고, 물속에서도 그 접착력을 유지할 수 있어 전복이 바위에 안정적으로 부착하도록 도와줍니다.
생물·생명
Q. 거북이는 바다에살고 있지만 동물이라고
안녕하세요. 거북이는 바다에 살고 있는 해양 파충류이며, 해양 거북이(sea turtles)는 호흡을 위해 공기를 필요로 하는데, 이는 그들이 폐를 통해 산소를 흡수하는 방식 때문입니다. 따라서, 거북이는 수면 시에도 일정 주기로 물 위로 올라와 공기를 마셔야 합니다. 해양 거북이는 수면 중에도 숨을 쉬지 않으면 안 됩니다. 그러나 그들의 신체는 수면 중에 매우 효율적으로 산소를 사용하도록 적응되어 있습니다. 수면 상태에서는 대사율이 낮아져 산소 소모량이 크게 줄어듭니다. 이로 인해 해양 거북이는 비교적 오랜 시간 동안 호흡하지 않고도 수면을 취할 수 있습니다. 성체 거북이는 휴식 상태에서 최대 몇 시간까지도 호흡하지 않고 물속에서 잠을 잘 수 있습니다. 일반적으로, 거북이는 수면 중에 주기적으로 물 위로 올라와 공기를 들이마신 후 다시 물속으로 내려갑니다. 하지만, 이 주기는 그들이 얼마나 깊은 수면에 들어가는지, 그리고 주변의 수온이나 기타 환경 요인에 따라 달라질 수 있습니다.
생물·생명
Q. 바다에 사는 물고기들은 어떻게 빠른움직임을
안녕하세요. 바다에 서식하는 물고기들이 물의 저항을 극복하고 빠르게 움직일 수 있는 이유는 여러 가지 생물학적 구조와 기능적 특성에 따른 결과입니다. 물고기들은 수백만 년에 걸쳐 물 속에서 최적의 이동 능력을 발달시켰으며, 이러한 특성들은 물고기들이 물의 저항을 최소화하고 효율적으로 추진력을 생성할 수 있도록 도와줍니다. 물고기의 몸은 일반적으로 유선형(streamlined)으로 설계되어 있습니다. 유선형은 물의 저항을 최소화하는 데 중요한 역할을 합니다. 물고기의 몸은 앞쪽이 좁고 뒤쪽으로 갈수록 점차 넓어지다가 다시 좁아지는 형태를 가지며, 이는 물이 물고기 주위를 부드럽게 흐르게 하여 저항을 줄입니다. 이러한 형태는 유체역학의 원리를 이용한 것이며, 이는 뉴턴의 제 2법칙인 F = ma에 따라 물고기가 가속할 때 물의 저항을 효과적으로 줄여줍니다. 물고기들은 주로 몸의 측면에 있는 강력한 근육을 사용하여 물을 밀어냅니다. 이러한 근육들은 물고기가 좌우로 몸을 굽히며 파도 모양의 움직임을 만들어냅니다. 이 파동 운동은 물을 뒤로 밀어내면서 전진하는 추진력을 생성합니다. 특히, 꼬리지느러미(caudal fin)는 물고기의 추진력 발생에 중요한 역할을 합니다. 이 과정은 물고기의 전신에 걸쳐 복잡한 신경 및 근육 조절이 필요하며, 물 속에서의 효율적인 움직임을 가능하게 합니다. 물고기의 표피는 미세한 비늘로 덮여 있으며, 이는 물의 흐름을 원활하게 만들어 저항을 줄입니다. 또한, 많은 물고기들은 점액질을 분비하여 몸 표면을 덮습니다. 이 점액질은 물과의 마찰을 줄여 물고기가 더 빠르게 이동할 수 있도록 도와줍니다. 물의 점성을 줄여주는 이 점액질은 물고기에게 추가적인 이점으로 작용하며, 물 속에서 더 효율적으로 움직이게 합니다. 물고기의 지느러미는 단순히 이동을 돕는 것 이상의 기능을 수행합니다. 지느러미는 방향을 조절하고 균형을 유지하며, 급격한 회전이나 속도 변화를 가능하게 합니다. 특히, 측면의 가슴지느러미(pectoral fins)와 등지느러미(dosal fin)는 물고기가 방향을 변경하거나 제동을 걸 때 중요한 역할을 합니다. 물고기들이 물의 저항에도 불구하고 빠르게 움직일 수 있는 이유는 유선형의 몸체, 강력한 근육 구조, 마찰을 줄이는 표피와 점액질, 기능적으로 발달된 지느러미의 조합에 있습니다. 이 모든 요소들은 물고기가 물 속에서 효율적으로 움직일 수 있도록 돕고, 이로 인해 물고기들은 포식자나 먹이를 피할 때 빠르게 반응할 수 있습니다. 물고기의 이러한 생물학적 특성은 유체역학과 생체역학의 원리가 자연 속에서 어떻게 발현되는지를 보여주는 훌륭한 사례입니다.
생물·생명
Q. 인체는 바이러스와 싸우면서 열이 발생한다고 하는데요. 해열제를 먹게 되면..?
안녕하세요. 인체는 감염에 대응하기 위해 열을 발생시키는데, 이 과정은 바이러스나 박테리아와 같은 병원체에 대한 면역 반응의 일부로 중요한 역할을 합니다. 그러나, 해열제를 사용하여 열을 낮추는 것이 항상 면역 반응을 방해하거나 세포의 싸움을 중단시키는 것은 아닙니다. 열은 인체의 면역 반응에서 중요한 역할을 합니다. 감염이 발생하면, 면역 세포들은 사이토카인(cytokines)이라는 신호 분자를 방출하여 시상하부(Hypothalamus)에 영향을 미치고, 체온을 상승시킵니다. 이 높은 체온은 병원체의 번식을 억제하고, 면역 시스템이 더 효율적으로 작동하도록 도와 줍니다. 예컨데, 열은 면역 세포의 이동성과 활동성을 증가시켜 감염된 조직으로 더 빠르게 이동할 수 있게 하고, 병원체를 제거하는 데 효과적으로 기여합니다. 해열제는 시상하부에서 체온을 조절하는 과정에 작용하여 체온을 낮추는 역할을 합니다. 이때 해열제는 프로스타글란딘(prostaglandins)이라는 화학 물질의 생성을 억제하여, 체온 설정점을 낮추고 열을 감소시킵니다. 해열제를 복용함으로써 발생하는 체온의 하락은 병원체와의 싸움을 직접적으로 방해하지는 않습니다. 실제로, 많은 경우 열이 너무 높아질 때(ex : 39°C 이상), 이로 인해 발생할 수 있는 합병증을 예방하기 위해 해열제를 사용하는 것이 필요할 수 있습니다. 고열은 심각한 경우 탈수, 발작, 장기 손상을 초래할 수 있습니다. 따라서 해열제의 사용은 신중하게 고려해야 합니다. 경미한 발열의 경우, 해열제를 사용하지 않고 인체가 자연적으로 열을 통해 감염과 싸우도록 두는 것이 좋을 수 있습니다. 그러나, 열이 과도하거나 환자가 열로 인해 심각한 불편을 겪는 경우, 해열제를 사용하여 체온을 조절하는 것이 필요할 수 있습니다. 특히 어린아이, 노약자, 혹은 기저 질환을 가진 사람들은 고열로 인해 더 큰 위험에 처할 수 있으므로, 이 경우 해열제를 사용하는 것이 적절합니다. 해열제는 인체의 면역 반응을 완전히 중단시키는 것이 아니라, 체온을 안전한 수준으로 낮추는 데 도움을 줍니다. 열이 면역 반응에 중요한 역할을 한다는 점에서, 해열제의 사용은 과도한 열로 인한 위험을 예방하는 목적에서 신중하게 이루어져야 합니다. 환자의 상태와 열의 정도에 따라 해열제 사용 여부를 결정하는 것이 중요합니다.