Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 민물에 사는 물고기는 바다에가서도 살수있나요?
안녕하세요. 민물에 사는 물고기가 바다에서 살려면 여러 가지 생리적 조정을 해야 합니다. 민물과 바닷물의 가장 큰 차이는 염분의 농도입니다. 바닷물은 염분이 높기 때문에 민물에서 사는 물고기가 바다로 이동하면 그들의 몸속 물이 주변 환경으로 빠져나가려는 경향이 있습니다. 이는 탈수 현상을 초래하고 생명을 위협할 수 있습니다. 이러한 환경에서 살기 위해서 물고기는 염분을 조절할 수 있는 특별한 생리적 기전을 개발해야 합니다. 반대로, 바다에 사는 물고기가 민물에서 살려면 또 다른 종류의 조절이 필요합니다. 바다 물고기는 주로 몸의 염분 농도를 유지하기 위해 노력합니다. 민물 환경에서는 몸에 있는 소금이 주변 물로 빠져나가려고 하기 때문에, 바닷물 물고기도 이를 막기 위한 조정을 해야 합니다. 그러나 일부 물고기 종은 이러한 환경 변화에 적응할 수 있는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 예컨데, 연어와 같은 어류는 일생 동안 민물과 바닷물 사이를 이동하며 살아가는 회귀성(Anadromous) 어류입니다. 연어는 바다에서 성장하고 성숙한 후 민물로 돌아와 산란합니다. 이 과정에서 연어는 바닷물과 민물에서의 생활에 필요한 생리적 변화를 겪습니다.
생물·생명
Q. 식물이 광합성을 통하여 산소를 내보내는 과정을 알려주세요
안녕하세요. 식물의 광합성 과정은 광에너지를 화학에너지로 변환하는 복잡한 생화학적 경로를 따릅니다. 이 과정은 크게 두 부분으로 구성되며, 그 첫 단계인 빛 반응에서는 태양의 빛이 엽록소에 의해 흡수되어 물 분자의 광분해(Photolysis)가 일어납니다. 이 반응은 틸라코이드 막에서 발생하며 물 분자는 산소, 전자, 수소 이온으로 분해됩니다. 이 과정을 수식으로 표현하면 다음과 같습니다 : 2H₂O → 4e⁻ + 4H⁺ + O₂ 여기서 생성된 산소는 대기 중으로 방출되는 반면, 전자와 수소 이온은 에너지 전달체인 NADPH와 ATP의 생성에 필수적인 요소로 활용됩니다. 이후에 칼빈 사이클(Calvin Cycle)이라고도 불리는 암반응 과정에서 이들 에너지 분자는 이산화탄소(CO₂)를 유기 분자로 전환하는 데 사용됩니다. 이 과정은 식물의 스트로마에서 일어나며 결국 탄수화물을 합성하게 됩니다. 밤에는 광합성이 중단되고 식물은 호흡 과정을 통해 에너지를 얻습니다. 호흡은 산소를 사용하여 저장된 유기 분자(주로 탄수화물)를 분해하고 이 과정에서 ATP를 생성하며 이산화탄소와 물을 방출합니다. 이는 세포 호흡(Cellular Respiration) 과정으로, 식물 세포의 미토콘드리아에서 일어납니다. 따라서 식물은 낮에 광합성을 통해 산소를 방출하고, 밤에는 호흡을 통해 이산화탄소를 방출하는 두가지 상반된 대사 과정을 수행합니다. 이는 식물의 생존과 성장을 위해 필수적인 과정으로 생태계 내 산소 및 탄소 순환에 중요한 역할을 합니다.
생물·생명
Q. 여성은 출산하지 않아도 모성애를 이미 가지고 있나요??
안녕하세요. 생물학적으로 볼 때 여성의 뇌는 타인에 대한 배려와 보호 본능을 발휘할 수 있는 구조를 가지고 있다고 일부 연구에서 제시합니다. 그러나 이것이 모든 여성이 모성애를 가지고 태어난다는 의미는 아닙니다. 모성애는 개인의 성향, 경험, 환경에 따라 다양하게 나타날 수 있습니다. 즉, 어떤 여성은 출산 경험과 관계없이 강한 모성애를 느낄 수 있고 다른 여성은 그렇지 않을 수도 있습니다. 심리학적으로는 모성애는 개인의 성장 배경, 문화적 가치관, 사회적 상호작용 등에 의해 크게 영향을 받는 것으로 보입니다. 사회적으로는 여성에게 모성의 역할을 강조하는 문화가 모성애를 더욱 발달시키는 경향이 있을 수 있습니다.
화학
Q. 강이 바다와 만나는 지점이 있을텐데 왜
안녕하세요.강물과 바닷물이 만나는 지점에서 두 수역이 즉각적으로 희석되지 않는 현상은 주로 밀도와 용질 농도의 차이에 의해 설명됩니다. 바닷물은 상당량의 염분을 함유하고 있어 이로 인해 그 밀도가 높습니다. 이러한 밀도의 차이는 강물이 바다 위로 더 가볍게 떠오르게 만듭니다. 강물이 상대적으로 더 적은 염분을 포함하고 있으므로, 밀도가 낮아 바닷물과 쉽게 혼합되지 않고 일정 구간에서는 두 물의 경계가 명확하게 관찰됩니다.추가적으로, 강물과 바닷물의 온도 차이 역시 중요한 역할을 합니다. 온도가 물의 밀도에 직접적인 영향을 미치므로, 서로 다른 온도의 물은 더욱 쉽게 분리될 수 있습니다. 이러한 경계는 특히 강과 바다가 만나는 하구에서 두드러지게 나타나며, 이를 과학적으로는 '염분 전선(Salinity Front)'이라고 칭합니다. 이 현상을 수학적으로 묘사하기 위해, 우리는 물질의 이동을 기술하는 아들러-스토크스 방정식(Advection-Stokes Equations)을 적용할 수 있습니다. 이 방정식은 유체의 속도 필드 및 그 속의 농도를 결정하는데 사용됩니다 : ρ(∂t u + u · ∇u) = -∇p + μΔu + f 여기서 u는 유체의 속도 벡터, p는 압력, μ는 점성 계수, f는 외부 힘을 나타냅니다. 이 방정식을 통해 다양한 밀도와 농도 조건에서의 유체 흐름을 모델링할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 유전적 다양성이 가장적은 지역은 어디인가요?
안녕하세요. 인류의 유전적 다양성은 아프리카에서 가장 풍부하며 인류가 다른 대륙으로 이주하면서 시간이 지남에 따라 유전적 다양성이 점차 감소하는 경향을 보입니다. 이러한 현상은 '직계 가계 집단의 분리(founder effect)'와 '인구 병목(population bottlenceck)' 이론으로 설명될 수 있습니다. 이 이론들에 따르면, 작은 인구 집단이 새로운 지역으로 이동하여 새로운 인구 집단을 형성할 때, 이들은 상대적으로 제한된 유전적 변이를 가지고 있기 때문에 원래 인구 집단에 비해 유전적 다양성이 낮아집니다. 유전적 다양성이 가장 적은 지역으로는 종종 오세아니아나 아메리카 원주민이 거주하는 지역들이 꼽힙니다. 특히, 남태평양의 섬들과 같이 상대적으로 고립된 지역에서 거주하는 사람들의 유전적 다양성은 더욱 제한적일 수 있습니다. 이러한 지역의 인구들은 종종 한 번의 이주 이벤트를 통해 형성 되었기 때문에, 이주한 개체군의 유전적 구성을 크게 변화시킬 수 있는 만큼의 큰 변이가 발생할 기회가 적었습니다. 그 외에도, 역사적으로 이주와 식민화가 적었던 지역이나 교류가 제한적이었던 지역에서도 유전적 다양성이 비교적 적을 수 있습니다. 또한, 인구수가 매우 적은 소수 민족이나 고립된 지역의 사람들도 유전적 다양성이 낮은 경향이 있습니다.