안녕하세요
생물·생명
Q. 온몸이 하얗게 되는 병을 알비노라고하던데 그반대로 검은색으로 되는 병도 있을까요?
네, 말씀하신 것 처럼 온몸이 하얗게 되는 알비노와 반대로 피부가 검은색으로 변하는 질환도 있습니다.알비노처럼 멜라닌과 관련되는데, 멜라닌 색소가 과도하게 생성되거나 특정 부위에 침착되면 피부가 검게 변하는 현상이 나타납니다. 이러한 현상을 과색소침착이라고 합니다. 다만, 과색소침착은 알비노증처럼 전신에 나타나는 경우는 드물고, 주로 특정 부위에 국소적으로 발생합니다.
생물·생명
Q. 유전학과 생태학을 이해할 때 가장 핵심적인 개념은 무엇일까요??
사실 공부할 것이 너무 많아서 어떤 것을 콕 찝기는 힘듭니다.그래도 가장 중요한 것이라면 핵심 개념들을 연결하는 것입니다.유전학은 유전자, DNA, 염색체와 같이 생명체의 특성을 결정하고 다음 세대에게 전달되는 원리를 다루는데, 특히 멘델의 유전 법칙과 유전적 변이의 원인을 이해하고 기본 개념으로 이해를 해둬야 공부가 수월해집니다.생태학은 개체군이나 군집, 생태계 등 생물들이 환경과 어떻게 상호작용하는지를 계층적으로 연구하는데, 여기서는 에너지의 흐름과 물질 순환을 이해하는 것이 핵심입니다.그리고 이 두 학문의 연결고리는 진화입니다. 유전적 변이가 생물 집단 내 다양성을 만들고, 환경에 적응한 개체가 더 잘 살아남아 번식하는 과정을 이해해야만 합니다.사실 이는 매우 기초적인 계념이지만, 계속 다루게 될 부분이기도 하기에 잘 이해를 해둬야 합니다.
생물·생명
Q. 아무래도 여름에는 녹조현상이 심할텐데요, 기사에 많이 접하지는 많지 않다 보니까요, 현재는 어떠할까요?
말씀하신 대로 최근 몇 년간 녹조현상에 대한 뉴스가 크게 보도되지 않았을 수 있습니다.하지만 이는 문제가 해결된 것이라기 보다, 녹조가 이제는 매년 여름마다 발생하는 일상적인 현상이 되어버렸기 때문이기도 합니다. 간단히 말해 뉴스거리가 되지 않는 것이죠.실제 지난 2024년 여름에도 우리나라의 주요 강과 호수에서는 녹조 현상이 발생했으며, 특히 낙동강의 경우, 상류부터 하구까지 고농도의 녹조가 발생했고, 금강 역시 일부 구간에서 녹조가 발생했었습니다.당연히 올해도 낙동강과 한강, 금강에서 녹조현상이 나타났으며 여전히 현재 진행형이라 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 우리가 흔히 먹는 과일, 채소는 사실 대부분 인류가 개량한 것이라는데 원래 모습은 얼마나 달랐을까요?
말씀하신대로 과일과 채소는 수천 년 동안 인류가 선택적으로 재배하며 개량한 결과물이 맞습니다.우리가 아는 모습과 본래 야생 상태의 모습은 매우 다르죠.대표적으로 바나나는 씨가 거의 없고 껍질을 쉽게 벗길 수 있지만, 야생 바나나는 크고 딱딱한 씨앗이 꽉 차 있었고, 과육도 적었습니다.수박 역시 17세기 이탈리아 화가 조반니 스탄키가 그린 수박 그림을 보면 오늘날 수박과 달리 과육이 얇고 씨가 많으며, 마치 6조각으로 나뉜 듯한 형태로 속이 비어있는 것을 볼 수 있습니다. 현재의 수박은 과육이 빨갛고 씨가 거의 없으며 당도가 훨씬 높죠.당근이나 복숭아, 옥수수 역시 야생의 그것과는 상당한 차이가 있습니다.말씀하신 '자연 그대로'라는 개념은 사실 상당히 어렵습니다.인류가 농업을 시작한 이래로 말씀하시는 의미의 자연 그대로의 식물은 거의 찾아보기 어렵습니다.그렇지만 현재 농업의 의미로 자연 그대로라고 한다면 유기농 방식의 재배에 좀 더 가까운게 아닐까 싶습니다.
생물·생명
Q. DNA의 복제 방식이 반보존적 복제라는 것은 어떻게 증명할 수 있나요?
DNA 복제 방식이 반보존적이라는 사실은 메셀슨-스탈 실험을 통해 증명되었습니다.이 실험의 핵심은 질소의 무거운 동위원소인 N-15과 가벼운 동위원소인 N-14를 이용해 DNA를 표지하는 것이었습니다.먼저, 대장균을 N-15배지에서 여러 세대 배양하여 모든 DNA를 무겁게 만들었습니다. 그런 다음, 이 대장균을 N-14배지로 옮겨 1세대 동안 복제시켰습니다. 이때 추출한 DNA를 원심분리한 결과, 무거운 DNA와 가벼운 DNA의 중간 밀도에 해당하는 밴드가 하나만 나타났습니다.이 결과는 보존적 복제 가설을 반박한 것이었죠.이어서 2세대 동안 추가로 복제시키자, 중간 밀도 밴드와 함께 가벼운 DNA 위치에 새로운 밴드가 나타났습니다.이 결과는 분산적 복제 가설 역시 반박한 결과였습니다.결론적으로, 이 실험은 DNA 복제 시 두 가닥이 분리되어 각각 새로운 상보적 가닥을 만드는 반보존적 복제 방식이라는 것을 증명한 것이었습니다.
생물·생명
Q. 진핵생물의 생식세포는 어떻게 텔로미어서열을 복원하나요?
진핵생물의 생식세포는 텔로머라아제라는 효소를 통해 텔로미어 서열을 복원합니다.텔로머라아제는 대부분의 체세포에서는 비활성화되어 있지만, 생식세포, 줄기세포, 그리고 암세포에서는 활성화되어 텔로미어의 길이를 유지하거나 심지어 늘릴 수도 있습니다.이 효소는 역전사효소의 일종으로, 자체적으로 가지고 있는 RNA 주형을 사용하여 DNA를 합성합니다.텔로머라아제는 짧아진 텔로미어 끝에 결합하여 자신의 RNA 주형을 이용하여 텔로미어 반복 서열(인간의 경우 TTAGGG)을 DNA 3' 말단에 반복적으로 추가하는데, 이 과정을 통해 텔로미어는 원래의 길이로 복원되는 것입니다.또한 생식세포가 텔로머라아제를 통해 텔로미어를 유지하는 것은 다음 세대로 온전한 유전 정보를 전달하는 데 필수적이죠. 만약 텔로미어가 짧아진 채로 다음 세대에 전달된다면, 유전체의 안정성이 떨어지기 때문입니다.
생물·생명
Q. 원핵의 DNA 복제 과정에서 지연가닥 합성 시 DNA polymerase 1이 필요한 이유는?
결론부터 말씀드리면 오카자키 절편을 연결하기 위해 RNA 프라이머를 제거하고 그 자리를 DNA로 채워야 하기 때문입니다.DNA 중합효소3은 DNA를 합성하는 주요 효소이긴 하지만, 오카자키 절편을 시작하는 짧은 RNA 프라이머를 제거하는 기능이 없습니다. 이 프라이머는 DNA 중합효소1의 5'에서 3' 방향 핵산분해효소 활성에 의해 제거되는데, 프라이머가 제거된 빈자리는 DNA 중합효소1이 새로운 DNA 뉴클레오타이드를 추가하여 채우는 것이죠.이 과정을 통해 불연속적인 오카자키 절편들이 하나의 연속적인 DNA 가닥으로 연결될 준비가 되는 것입니다.
생물·생명
Q. 백색소음이 왜 집중력에 도움이 되는건가요?
백색 소음이 어느정도 집중력에 도움이 되는 이유는 예측 불가능한 소리를 덮어주는 효과 때문입니다.뇌는 주변에서 발생하는 갑작스럽고 불규칙적인 소리에 민감하게 반응하여 주의를 분산시킵니다. 이러한 소리들은 뇌의 편도체와 청각 피질을 활성화시켜 본래 하던 작업에 대한 집중을 방해하는 것입니다.하지만, 백색 소음은 모든 주파수 대역에 걸쳐 균일하고 일정한 소리를 내기 때문에, 뇌가 이를 새로운 정보로 인식하지 않고 무시하도록 합니다. 이 과정에서 백색 소음은 주변의 불규칙한 소리들을 덮어주는 마스킹 효과를 가지는 것입니다. 다시 말해 백색 소음이 주변의 불필요한 소음들을 가려줌으로써 뇌가 처리해야 할 정보량을 줄여주는 것입니다.결과적으로, 뇌는 불필요한 자극을 차단하고 인지적 부담이 줄어 하고 있는 작업에 더 깊이 몰입할 수 있게 되는 것입니다.
생물·생명
Q. DNA만을 순수 분리하고자 할 때 알칼리 분해법을 사용할 수 있는 이유는 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 RNA는 알칼리 조건에서 쉽게 분해되지만, DNA는 상대적으로 안정하기 때문입니다.그리고 이 차이는 두 핵산의 화학 구조 때문입니다.RNA는 리보오스라는 당을 가지고 있으며, 이 당의 2' 위치에 히드록실기(-OH)가 존재합니다. 이 히드록실기는 알칼리 환경에서 인접한 인산다이에스터 결합을 공격하여 RNA 가닥을 여러 조각으로 절단합니다.반면, DNA의 당인 디옥시리보오스는 2' 위치에 히드록실기가 없고 수소(-H)만 존재합니다. 이로 인해 알칼리가 공격할 수 있는 표적이 없어 DNA의 인산다이에스터 결합은 안정적으로 유지되는 것입니다.
생물·생명
Q. DNA가 음성초나선일 때 안정화되는 원리는 무엇인가요?
위상 이성질화 효소2는 ATP 가수분해를 통해 에너지를 얻어 DNA 이중나선의 한쪽 가닥을 절단하고 다른 가닥을 그 절단 부위 사이로 통과시켜 다시 연결하는 방식으로 작용합니다. 이 과정은 음성 초나선을 유도하며, DNA의 꼬임 수를 줄이는 효과를 냅니다.그리고 DNA 자이라아제는 ATP를 사용하여 DNA에 에너지를 주입하고, 이 에너지는 DNA가 더 안정적인 초나선 구조로 변형되도록 유도함으로써 장력을 해소하고 DNA를 응축시켜 안정화시키는 것입니다.