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생물·생명
Q. 노란가래가 나오는 원인과 이유는 무엇인가요?
노란 가래는 미엘로페록시다아제, 일명 MPO효소의 영향입니다.가래의 시작부터 더 자세히 설명을 드리면..목감기는 대부분 바이러스나 세균 감염으로 인해 발생합니다. 우리 몸은 이러한 외부 침입자가 들어오면 즉시 염증 반응을 일으키게 되는데, 이 때 염증 반응은 감염 부위에 혈액 공급을 늘려 면역 세포와 영양분을 집중시키는 과정입니다.이 과정에서 혈액 속의 중요한 면역 세포인 백혈구, 그 중에서도 특히 호중구들이 감염 부위로 이동하기 시작합니다. 백혈구는 침입자를 잡아먹거나 파괴하는 역할을 하는 우리 몸의 방어선이죠.그럼 감염된 부위에서 백혈구들은 바이러스나 세균과 치열하게 싸우게 되고, 이 과정에서 많은 백혈구들이 죽게 되며, 동시에 감염된 세포나 죽은 세균들도 함께 쌓이게 됩니다.이 죽은 백혈구들과 세균, 그리고 세포 파편들이 섞여서 만들어지는 것이 바로 고름입니다. 가래가 노랗게 보이는 주된 이유는 이 고름 성분 때문입니다.그리고 노란 가래의 색깔을 결정하는 핵심적인 요소 중 하나는 바로 '미엘로페록시다아제', 일명 MPO라는 효소입니다. 이 효소는 백혈구 중에서도 특히 앞서 말씀드렸던 호중구에 풍부하게 들어 있습니다.호중구는 침입한 세균이나 바이러스를 죽일 때 강한 산화 물질을 만들어내는데, 이 과정에서 MPO 효소가 중요한 역할을 합니다. MPO는 짙은 녹색을 띠는 헤모 단백질 계열의 효소이며, 철성분을 포함하고 있습니다.아마 처음에는 가래가 비교적 묽고 투명했겠지만, 감염이 진행되고 백혈구들이 활발하게 활동하면서 MPO 효소가 많이 분비될수록 가래는 점점 더 짙은 노란색, 심지어 더 심해지게 되면 녹색을 띠게 됩니다. 이는 MPO가 세균과 싸우는 과정에서 산화 작용을 일으키고, 이 과정에서 색소 물질이 생성되기 때문입니다. 즉, 가래의 노란색은 우리 몸의 면역 세포가 얼마나 활발히 싸우고 있는가를 보여주는 전투 흔적이라고 할 수도 있습니다.해결하는 방법이라면 감염을 치료하고 염증을 가라앉히는 것입니다.휴식은 물론이고, 가래를 묽게하여 배출을 쉽게 하기 위해 충분한 수분을 섭취하는 것도 중요합니다. 그래서 공기에 수분을 더해줄 가습도 중요하죠.참고로 노란색 가래는 대부분 바이러스성 감기에서 발생하지만, 세균 감염 시에는 세균성 인후염이나 기관지염으로 번지는 경우 발생합니다.혹시 너무 심하시다면 병원을 방문하시는 것을 권해드립니다.
생물·생명
Q. 프로모터 복제원점과 같이 부차적인 기능을 하는 유전자들은 인트론 부위가 많지 않나요?
실제로는 그렇지는 않습니다.먼저 엑손이란 유전자의 전사체(RNA) 내에서 최종적으로 성숙한 mRNA에 남아 단백질 번역에 참여하는 서열이며, 인트론은 유전자의 전사체 내에서 스플라이싱 과정을 통해 제거되는 비암호화 서열입니다.즉, 인트론과 엑손은 유전자 발현 과정, 특히 단백질을 암호화하는 유전자에 해당하는 개념입니다.그리고 프로모터는 유전자의 전사 시작을 조절하는 DNA 서열로 RNA 중합효소가 결합하여 전사를 개시하는 부위이며, 복제 원점은 DNA 복제가 시작되는 특정 DNA 서열입니다.이 두 부위는 단백질을 암호화하지 않습니다. 즉, mRNA로 전사되어 단백질로 번역되는 과정을 거치지 않습니다. 따라서 이들 부위에는 인트론이라는 개념이 적용되지 않습니다. 인트론은 단백질 암호화 유전자 내에서 발견되며, 전사 후 스플라이싱 과정을 통해 제거됩니다.결국 프로모터와 복제 원점은 단백질을 암호화하지 않기 때문에 인트론이라는 개념이 적용되지 않습니다. 인트론은 주로 단백질을 암호화하는 유전자 내에서 발견되며, tRNA 유전자 중 일부에도 인트론이 존재할 수 있지만 그 메커니즘은 다릅니다. 따라서 '부차적인 기능'이라고 말씀하신 부분은 정확히 어떤 유전자를 말씀하시는지에 따라 달라질 수 있습니다.
생물·생명
Q. 곤충은 왜 일반적으로 동물보다 크기가 작을까요?
곤충의 신체 구조와 생리적 특성 때문입니다.곤충은 척추동물처럼 몸 안에 뼈가 있는 내골격 대신, 몸 밖에 단단한 껍질인 외골격을 가지고 있습니다. 이 외골격은 몸을 지탱하고 보호하는 역할을 하지만, 동시에 크기를 제한하는 요인이 됩니다.즉, 몸집이 커지면 외골격의 무게가 기하급수적으로 늘어나고, 이를 지탱하기 위한 근육도 더 커져야 합니다. 결국 너무 커지면 외골격 자체가 엄청난 무게가 되어 움직이기 어려워집니다.게다가 곤충은 성장할 때 이 외골격을 벗는 탈피 과정을 거치는데, 몸집이 커질수록 탈피 과정이 더 위험하고 어려워집니다. 탈피하는 동안 무방비 상태가 되기 때문에 천적에게 노출될 위험도 커지게 되죠.게다가 곤충은 폐나 아가미처럼 집중된 호흡기관이 없습니다. 대신 몸 전체에 퍼져 있는 그물망 같은 기관이라는 작은 관들을 통해 공기 중의 산소를 직접 세포로 확산시킵니다.이러한 산소 확산 방식은 효율적이지만, 산소가 이동할 수 있는 거리에 한계가 있습니다. 몸집이 커지면 산소가 몸속 깊이까지 도달하는 데 어려움이 생겨 산소 공급이 충분하지 않게 됩니다.물론 과거 곤충이 지금보다 훨씬 컸던 시대에는 대기 중의 산소 농도가 지금보다 훨씬 높았기 때문에 거대 곤충이 존재할 수 있었지만 현재의 산소 농도에서는 큰 몸집을 유지하기 어렵습니다.그리고 곤충은 혈액이 혈관 안에만 흐르는 폐쇄 순환계가 아닌, 혈액이 몸속 빈 공간에 직접 흐르는 개방 순환계를 가지고 있습니다. 이러한 순환계는 몸집이 작을 때는 효율적이지만, 몸집이 커지면 혈액을 중력에 저항하여 순환시키는 데 어려움이 생겨 산소와 영양분 공급이 원활하지 않게 됩니다.
생물·생명
Q. 거미줄은 어떻게 그렇게 탄력이 있고 끈끈할까요?
거미줄의 독특한 구조 덕분입니다.거미줄의 주성분은 파이브로인이라는 단백질의 일종으로, 이 단백질은 알라닌과 글라이신이라는 두 종류의 아미노산이 대부분을 차지하는데, 이러한 아미노산 서열이 거미줄의 강도와 유연성을 결정하게 됩니다.그리고 거미줄의 끈끈한 접착력은 거미줄 자체의 단백질 때문이 아니라, 말씀하신 것처럼 거미가 특정한 물질을 발라놓기 때문입니다. 주로 거미줄의 가로줄에 당단백질과 이를 둘러싼 접착성 물질이 묻어 있습니다. 이 접착 물질은 공기 중의 수분을 흡수하면서 매우 끈적끈적하게 변하며, 늘어났다가 줄어들기도 하는 특성을 가지게 되죠.
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Q. 실제로 개미 전체의 무게가 사람 무게보다 더 나가나요?
결론부터 말씀드리면 이전까지는 사실로 생각했지만, 현재로서는 그렇다고 단정하기는 어렵습니다.최근 연구 결과에 따르면, 지구상의 개미 전체 바이오매스, 즉 생물량은 인간 전체 바이오매스의 약 20%에 해당합니다. 즉, 인간 전체의 무게가 개미 전체의 무게보다 훨씬 더 많이 나갑니다.2022년에 발표된 연구에 따르면, 지구상에는 약 20경 마리의 개미가 존재하며, 이들의 총 건조 탄소 바이오매스는 약 1,200만 톤으로 추정하고 있으며, 인간 전체의 바이오매스는 약 6,000만 톤이기에 인간이 훨씬 큰 것이죠.물론 과거에는 말씀하신 것처럼 개미의 총 무게가 인간의 총 무게와 비슷하거나 더 많다는 추정치가 있었지만, 최근 연구에서는 개미의 바이오매스가 생각보다 작다는 것이 밝혀졌습니다.