Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 유전암호를 담고잇는 핵심요소가 작은분자안에 담겨잇단 것인가요?
안녕하세요. 유전 암호의 핵심 요소는 DNA(디옥시리보핵산)라는 거대 분자에 담겨 있습니다. DNA는 생물학적 정보를 저장하고 전달하는데 필수적인 역할을 합니다. DNA는 염기라고 불리는 작은 분자들로 구서오디어 있는데, 이 염기들이 특정한 순서로 배열되어 유전 정보를 형성합니다. DNA는 네 가지 유형의 염기 즉 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C)으로 구서오딥니다. 이 네 가지 염기의 서열이 유전 정보를 담고 있으며, 이 정보는 세포의 기능과 생물의 특성을 결정합니다. 예를 들어, 염기서열이 단백질 합성에 필요한 정보를 제공하여 세포와 조직의 구조 및 기능을 형성합니다. DNA의 염기 서열은 유전자를 구성하며, 이 유전자들은 특정 단백질을 만드는 지시사항으로 작용합니다. 단백질은 세포의 구조와 기능을 결정하는 주요 요소입니다. RNA(리보핵산)라는 또 다른 유형의 핵산이 DNA의 정보를 읽고, 이 정보를 단백질 생산 과정인 번역 과정에 전달합니다. 이 과정을 통해 유전 정보는 생리적 특성과 행동에 영향을 미치는 구체적인 형태로 실현됩니다. 따라서, 유전 암호의 핵심 요소는 DNA라는 큰 분자 내에 작은 염기 분자들의 특정한 배열로 담겨 있습니다. 이 구조는 매우 정교하게 조직되어 있으며, 생명체의 발달, 성장, 기능, 유전 특성이 이 유전 암호에 의해 결정됩니다. DNA는 그 자체로는 큰 분자이지만, 그 구성 요소인 염기는 상대적으로 작은 분자입니다.
Q. '배경 멸종'이라는 용어는 어떤 뜻인지 알려주세요.
안녕하세요. 배경멸종(background extinction)이라는 용어는 자연적인 환경 변화와 생태계 내 경쟁, 질병 등 평범한 생태적 요인에 의해 종이 점진적으로 멸종되는 과정을 의미합니다. 이 용어는 대멸종 사건과 대조되어 사용되며, 대멸종은 지구 역사상 특정 시기에 급격하게 많은 종이 짧은 시간 내에 멸종한 사건을 가리킵니다. 배경 멸종은 특정 종의 생물학적, 환경적 요인에 의해 자연스럽게 발생합니다. 예를 들어, 새로운 포식자의 등장, 기후 변화, 서식지의 변화, 유전적 다양성의 부족 등이 원인이 될 수 있습니다. 이러한 멸종은 대체로 종의 자연적인 수명주기와 진화 과정의 일부로 간주됩니다. 대멸종은 훨씬 더 드라마틱하고 갑작스러운 사건으로, 종들이 대규모로 빠르게 사라지는 것을 특징으로 합니다. 예를 들어, 공룡이 멸종한 백악기-제3기 대멸종은 거대한 운석 충돌과 화산 활동으로 인해 발생했을 가능성이 높습니다. 이와 달리 배경 멸종은 종들이 수백만 년에 걸쳐 점진적으로 사라지는 과정으로, 상대적으로 덜 극적입니다. 배경 멸종은 생태계와 종의 다양성에 지속적인 영향을 미치며, 자연의 질서와 균형을 유지하는데 기여합니다. 생물학자들과 생태학자들은 배경 멸종률을 연구함으로써 종의 보존 상태를 평가하고, 멸종 위기에 처한 종을 보호하기 위한 전략을 개발하는데 중요한 정보를 얻을 수 있습니다.
Q. 생물학적 다양성이 생태계 유지에 중요한 이유는 무엇인가요???
안녕하세요. 생물학적 다양성, 생태계 내 다양한 생물 종의 존재는 생태계의 안정성과 지속 가능성을 유지하는데 매우 중요합니다. 이 다양성은 생태계가 다양한 환경 변화에 대응하고, 건강하게 기능을 유지할 수 있도록 하는 필수적인 역할을 합니다. 생물학적 다양성은 다양한 생태계 서비스를 제공하는 기반이 됩니다. 이 서비스에는 공기 정화, 물 정화, 토양 비옥도 유지, 폐기물 분해, 기후 조절, 병해충 조절 등이 포함됩니다. 예를 들어, 식물, 미생물, 곤충 등 다양한 종은 자연적으로 대기 중의 유해 물질을 흡수하고, 물을 정화하며, 토양의 영양 상태를 개선합니다. 다양한 종의 존재는 생태계가 자연 재해나 인간 활동으로 인한 스트레스에 더 잘 대응할 수 있게 합니다. 다양한 생물들이 서로 다른 역할을 수행하고 서로 의존함으로써 생태계 전체의 복원력이 향상됩니다. 예를 들어, 한 종이 질병이나 기후 변화로 인해 감소하더라도 다른 종들이 그 기능을 일부 대체할 수 있습니다. 생물학적 다양성은 직접적인 경제적 이익도 제공합니다. 농업, 약학, 생명공학 등 많은 산업은 다양한 생물 자원에 의존하며, 새로운 의약품, 식품 기타 상품의 원료로 다양한 생물들이 사용됩니다. 또한 생물 다양성은 생태 관광을 통해 경저젝 수익을 창출하는 중요한 자원이기도 합니다.
Q. 아인슈타인이 양자얽힘 현상을 "원거리 기묘한 작용"이라고 불렀던 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 아인슈타인의 양자얽힘 "원거리 기묘한 작용(spooky action at a distance)"이라고 부른 이유는 그의 고전적 물리학에 대한 이해와 양자역학의 예측 사이의 근본적인 모순 때문입니다. 아인슈타인은 양자역학의 확률적 해석과 양자 상태가 즉각적으로 변할 수 있다는 아이디어에 대해 회의적이었습니다. 그는 물리 현상은 지역성(locality) 원칙을 따라야 하며, 즉 어떠한 물리적 영향도 전달 매체 없이 즉각적으로 발생할 수 없다고 믿었습니다. 이는 고전 물리학에서 물질은 시간과 공간을 통해 서로 영향을 미칠 수 있다는 원칙과 일치하빈다. 양자얽힘은 두 입자(또는 그 이상의 입자)가 서로의 양사 상태에 대해 그렇게 깊이 연관되어 있어, 한 입자의 상태를 측정하면 즉시 다른 입자의 상태도 결정됩니다. 이 연관성은 입자들 사이의 실제 거리에 관계없이 유지됩니다. 아인슈타인은 이러한 현상이 자연의 근본적인 물리적 현실을 반영하기보다는 당시의 양자역학 이론이 불완전하다는 것을 보여준다고 생각했습니다. 그래서 그는 보어, 포돌스키, 로젠과 함께 EPR 역설을 제시하여 양자역학의 불완전함을 지적했습니다. 하지만, 아인슈타인의 주장에도 불구하고 후속 실험들, 특히 1964년 존 벨의 이론과 1982년 알랭 애스펙트의 실험은 양자얽힘 현상이 실제로 존재하며, 양자역학의 예측이 정확하다는 것을 입증했습니다. 이러한 실험 결과는 입자들 간의 즉각적인 정보 전달, 즉 "원거리 기묘한 작용"이 실제로 가능하다는 것을 보여주었고, 양자역학의 비지역성(non-locality)을 확립하는데 기여했습니다. 따라서 아인슈타인이 양자얽힘에 대해 회의적이었던 것은 사실이지만, 현대 물리학에서는 양자얽힘 현상이 실재하며 이를 이용한 기술, 예를 들어 양자암호화와 양자컴퓨팅 등이 활발히 연구 및 개발되고 있습니다. 이는 아인슈타인의 초기 견해와는 대조적으로, 양자역학의 기묘하고도 비관적인 예측이 자연계에서 실제로 관찰되고 활용될 수 있음을 보여줍니다.
Q. 사람은 왜 늙으면 흰머리가 나는 건가요?
안녕하세요. 사람이 노화함에 따라 머리카락이 백발로 변하는 현상은 멜라닌 색소의 생산 감소와 직결됩니다. 멜라닌은 모발, 피부, 눈동자의 색을 결정하는 주요 색소로, 멜라노사이트라는 세포에서 생성됩니다. 나이가 들어감에 따라 이 멜라노사이트의 기능이 저하되며, 결과적으로 멜라닌의 생산이 감소하여 모발이 점차 색소를 잃고 흰색으로 변하게 됩니다. 이 과정은 복잡한 생물학적 메커니즘에 의해 조절되는데, 멜라노사이트의 수명이 다하거나 DNA 손상, 산화 스트레스, 호르몬 변화가 원인으로 작용할 수 있습니다. 특히, 활성 산소종(reactive oxygen species ; ROS)과 같은 자유 라디칼이 세포 내에서 증가하면 멜라노사이트의 DNA에 손상을 주어 멜라닌 합성이 저해될 수 있습니다. 또한, 연구에 따르면 흰 머리카락이 검은 머리카락보다 쉽게 뽑히는 현상은 모낭의 구조적, 생화학적 변화에 기인할 수 있습니다. 멜라닌이 부족한 모낭은 일반적으로 모발의 구조적 특성이 약화되어 물리적인 자극에 더 민감할 수 있습니다. 이는 모발의 탄력성과 강도가 감소하기 때문에 발생합니다. 이러한 노화 과정과 백발 현상의 연구닌 인간의 노화 이해에 중요한 역할을 하며, 노화 방지 및 건강 유지를 위한 새로운 전략 개발에 기여하는 연구가 진행되고 있습니다. 이런 연구 결과들은 Journal of Investigative Dermatology, Aging Cell과 같은 저널을 통해 확인하실 수 있습니다. 추천드립니다.