Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 반딧불이 빛과 LED는 느낌이 비슷한데 원리도 그렇나요?
안녕하세요. 반딧불이가 내는 빛과 LED가 발하는 빛은 비슷하게 보일 수 있지만, 그 원리는 완전히 다릅니다. 이 두 발광 방식을 비교해보면, 각각이 지닌 독특한 과학적 원리를 이해할 수 있습니다. 반딧불이의 빛은 생물발광, 바이오루미넨스(bioluminescence)라는 과정을 통해 발생합니다. 이는 반딧불이 몸 내부에서 발생하는 화학 반응을 통해 빛을 내는 현상입니다. 반딧불이의 빛은 주로 루시페라제(Luciferase)라는 효소와 루시페린(Luciferin)이라는 화학물질이 반응하여 산소와 결합할 때 발생합니다. 이 반응 과정에서 발생하는 에너지가 빛의 형태로 방출되며, 이 과정은 매우 효율적으로 에너지를 빛으로 전환하기 때문에 거의 열이 발생하지 않습니다. 반면 LED(발광 다이오드)는 전기발광, 일렉트로루미네넨스(Electroluminescence)의 원리를 사용합니다. LED는 반도체 재료로 만들어진 소자로, 이 반도체에 전류가 흐를 때 전자와 정공이 결합하면서 에너지가 빛의 형태로 방출됩니다. 이 과정에서도 열 발생이 비교적 적은 편이지만, 반딧불이와는 달리 전기적 에너지를 사용하여 빛을 발생시킵니다. 따라서, 반딧불이의 빛과 LED 빛은 발생 과정 측면에서 근본적으로 다릅니다. 반딧불이는 자연적인 화학 반응을 통해 빛을 내는 반면, LED는 전기적 에너지를 이용한 반도체 기술을 통해 빛을 발합니다.
Q. 껌 중에 여러 맛이 있지만 초콜렛 맛이 없는 이유가 있나요?
안녕하세요. 초콜렛의 주요 성분인 카카오는 그 자체로는 매우 쓴 맛을 가지고 있습니다. 초콜렛의 달콤하고 풍부한 맛은 주로 설탕과 다른 첨가물이 혼합되어 만들어지는데, 이러한 성분을 껌에 통합시키는 것은 제조 기술적으로 어려움이 있을 수 있습니다. 껌의 기본 구성 요소는 씹는 질감을 유지하는 것이 중요하며, 초콜렛 성분을 추가할 경우 이러한 질감이나 지속성이 영향을 받을 수 있습니다. 껌의 주요 기능 중 하나는 입안을 상쾌하게 하고 호흡을 개선하는 것입니다. 대표적으로 민트 계열의 향이 이러한 목적에 매우 적합합니다. 반면, 초콜렛 향은 보통 따뜻하고 달콤한 느낌을 주어 이러한 상쾌함을 주는 기능과는 다소 거리가 있습니다. 이로 인해 초콜렛 맛은 껌에서 선호되는 향료로 선택되지 않을 수 있습니다. 또, 소비자의 기대치도 중요한 역할을 합니다. 대부분의 사람들은 껌을 씹을 때 상쾌하고 청량감을 주는 맛을 기대합니다. 초콜렛 맛은 이러한 기대와 맞지 않을 수 있으며, 따라서 시장에서의 수요가 상대적으로 낮을 수 있습니다.
Q. 매가 시력이 좋다는데 가장 시력이 좋나요?
안녕하세요. 매와 같은 맹금류는 확실히 놀라운 시력을 자랑합니다. 특히, 매는 먼 거리에 있는 먹이를 정확히 식별하고 추적할 수 있는 능력이 있어, 이들의 시력은 종종 인간의 시력과 비교되기도 합니다. 매의 시력은 인간의 시력과 다르게 측정되므로 직접적인 비교는 어렵습니다만, 연구에 따르면 매의 시력은 인간의 시력보다 약 2.6배에서 최대 8배까지 뛰어날 수 있다고 알려져 있습니다. 이를 인간의 시력 척도로 환산할 경우, 대략 20/8 (또는 2.5)에서 20/2.5 정도가 될 수 있습니다. 이는 매가 약 2킬로미터 거리에 있는 약 2센티미터 크기의 물체를 식별할 수 있음을 의미합니다. 매는 분명히 뛰어난 시력을 가진 동물 중 하나입니다만, 시력이 가장 좋다고 평가받는 동물은 독수리가 있습니다. 특히, 황금독수리 는 시력이 매우 뛰어나, 독수리류 중에서도 특히 우수한 시력을 자랑한다고 알려져 있습니다. 독수리의 시력은 매의 시력과 비슷하거나 약간 더 우수할 수 있으며, 이는 이들이 먼 거리에서도 먹이를 정확하게 식별하고 추적할 수 있게 해 줍니다. 이 외에도 높은 시력을 가진다른 동물로는 말미잘이 있습니다. 말미잘의 눈은 매우 크고 복잡하며, 특히 낮은 빛 조건에서 뛰어난 시력을 발휘합니다. 그러나 이들의 시력을 숫자로 정확히 표현하기는 어렵습니다.
Q. 도마뱀이 자기방어를 위해 꼬리를 잘리고 도망가잖아요
안녕하세요. 도마뱀의 꼬리 재생은 생물학적 방어 메커니즘의 탁월한 예시로, 포식자로부터 위협을 받았을 때 꼬리의 특정 부분에서 자동으로 분리하여 도마뱀이 도망칠 시간을 벌어주는 기능을 합니다. 이 현상은 자기절단(autotomy)이라고 하며, 특별히 약화된 척추 사이의 연결 부위에서 발생합니다. 꼬리가 분리된 후, 도마뱀은 출혈을 멈추고 상처를 빠르게 치유하는 능력을 가지고 있습니다. 이후 재생 과정이 시작되며, 이 과정에서는 줄기 세포와 같은 재생 능력이 뛰어난 세포들이 활성화되어 새로운 근육, 혈관, 신경, 때로는 연골로 이루어진 새 척추가 형성됩니다. 재생된 꼬리는 원래의 꼬리와 구조적, 기능적으로 완전히 동일하지 않은 경우가 많으며, 보통 더 짧고 간단한 형태를 가집니다. 이 과정은 도마뱀 뿐만 아니라 다른 여러 생물에서도 관찰될 수 있습니다. 예를 들어, 별불가사리는 손실된 팔을 재생할 수 있으며, 무당벌레는 상실된 사지를 다시 자랄 수 있습니다. 이러한 능력은 각 종에 따라 그 메커니즘이 다양하며, 생물학적 다양성과 복잡성을 잘 보여줍니다.
Q. 바이러스와 박테리아의 차이점을 알려주세요.
안녕하세요. 바이러스와 박테리아는 미생물의 두 가지 주요 형태로, 각각 다른 특성과 생물학적 역할을 가지고 있습니다. 구조적 차이에서 바이러스는 매우 단순한 구조를 가지고 있으며, 단백질 외피에 유전물질(DNA 또는 RNA)이 들어 있는 형태입니다. 바이러스는 자체적으로 생명 활동을 할 수 없으며, 반드시 숙주 세포 안에서만 복제할 수 있습니다. 반면에 박테리아는 하나의 완전한 세포로서 자체적인 대사 활동을 하며 독립적으로 성장하고 분열할 수 있습니다. 박테리아는 세포벽을 가지고 있으며, 자신의 DNA와 리보솜을 포함하여 세포 내에서 필요한 모든 기능을 수행할 수 있습니다. 추가로, 치료 방법의 차이가 명확히 있습니다. 박테리아 감염은 항생제로 치료할 수 있지만, 바이러스 감염은 항바이러스제가 필요하며, 많은 경우 예방 백신이 주요 대응 방법입니다. 항생제는 박테리아의 성장을 억제하거나 살균할 수 있지만, 바이러스에는 효과가 없습니다. 또, 인체에 미치는 영향에서 바이러스와 박테리아 모두 유익하거나 해로울 수 있습니다. 대부분의 바이러스는 인체에 감염을 일으켜 질병을 발생시키지만, 일부 바이러스는 박테리아를 감염시켜 유익한 역할을 할 수 있습니다(ex : 박테리오파지). 반면, 박테리아 중에는 인간의 장내에서 비타민을 합성하거나 소화를 돕는 유익한 종류가 있으며, 이들은 건강 유지에 필수적입니다. 그러나 일부 박테리아는 병원성을 가지고 있어 질병을 유발할 수 있습니다. 우리 몸에 더 이로운 것을 논하자면, 일반적으로 유익한 박테리아(ex : 장내 미생물)의 역할이 더 크게 강조됩니다. 이들은 건강한 면역 시스템 유지, 영양소의 합성과 흡수, 병원체에 대한 자연적 방어 등 다양한 이점을 제공합니다. 반면, 바이러스는 특정한 조건 하에서만 유익한 효과를 나타낼 수 있습니다.