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생물·생명
Q. 문어가 몸의 색깔을 변화시키는 기능이 있는데 어떤 물질로 몸색깔이 변하며 어떤상황에 어떤색으로 바뀌나요?
문어가 몸 색깔을 변화시키는 능력은 다양한 색소들이 들어있는 색소포라는 세포 덕분입니다.문어 몸에는 수백만개의 색소포가 있고, 각각의 색소포는 근육 섬유와 연결되어 있습니다.문어의 뇌에서 시각 정보를 받아들이고 명령을 내리면, 이 근육들이 수축하거나 이완하게 되는데 근육이 수축하면 색소 주머니가 커져서 그 색소가 피부에 나타나게 되고, 근육이 이완되면 주머니가 줄어들어 색소가 사라지게 됩니다.이러한 방식으로 여러 색소포의 크기와 조합을 조절하여 다양한 색상뿐만 아니라 줄무늬나 반점 같은 복잡한 패턴까지 만들어낼 수 있는 것입니다.게다가 색소포 아래에는 빛을 반사하는 반사 소판과 백색 소포층이 있어 빛의 반사를 조절하여 더욱 다양한 색과 광택을 표현할 수 있게 합니다.그리고 문어는 주로 위장이나 의사소통을 위해 몸 색깔을 바꿉니다. 특히 공포를 느끼면 흰색, 화가 나면 붉은색계열, 공격성을 나타내는 경우 어두운 색, 복종을 나타낼 때는 옅은 색 등의 색상으로 표현하는 것으로 알려져 있습니다.
생물·생명
Q. 바다생물중 거대한 고래의 경우 바다속 수심 몇 미터까지 잠수할수 있으며, 한번 숨을 들이마시면 얼마나 오래 물 속에 있을수 있나요?
고래의 종에 따라 다르지만, 가장 깊이 잠수하는 것으로 알려진 종은 퀴비에부리고래입니다.이 고래는 거의 3,000m까지 잠수하는 것으로 알려져 있죠.또 향유고래도 매우 깊이 잠수하는 고래로, 일반적으로 2,000m 이상까지 잠수할 수 있으며, 일부 기록으로는 3,000m 이상 잠수하기도 합니다.잠수 시간 역시 종에 따라 차이가 많습니다.앞서 말씀드린 퀴비에부리고래는 가장 긴 잠수 기록을 가지고 있으며, 최대 3시간 42분 동안 물속에 머무른 것이 관찰되기도 했고 향유고래도 평균적으로 45분에서 90분 정도 잠수하며, 최대 2시간 이상 물속에 머무를 수 있습니다. 또 잘 알려진 밍크고래도 약 1시간 정도 잠수가 가능합니다.하지만, 대부분의 고래는 보통 10분에서 20분 정도 잠수가 가능하고, 혹등고래의 경우 10분에서 15분, 길게는 45분까지 잠수할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 인간이 귀신을 보는건 뇌신경망 내에서의 섬망 때문이다 라는건 무슨 원리인가?
흔히 말하는 귀신을 보는 것은 정신적 이상, 그 중에서도 뇌의 기능이상으로 설명하기도 하는데, 특히 섬망과 같은 상태로 설명하는 것이라 보시면 됩니다.섬망은 주의력, 인지 기능, 의식 수준에 급격한 변화가 나타나는 일시적인 뇌 기능 장애 상태를 말합니다. 주로 신체 질환이나 약물 부작용, 수술 후유증, 수면 부족, 심한 스트레스 등으로 인해 발생할 수 있으며 주요 증상 중 하나가 바로 환각입니다. 이미 아시겠지만, 환각이란 실재하지 않는 것을 보고, 듣고, 느끼거나, 냄새 맡거나, 맛보는 지각 이상을 말합니다.결과적으로 섬망 상태에서 뇌 신경망의 일시적인 기능 이상이 발생하고, 그로 인해 환각을 보고 이를 귀신을 보는 것으로 해석한다는 것입니다.실제로 귀신을 봤다고 주장하는 경험 중 상당수는 수면 부족이나 스트레스, 심리적 불안정 등 뇌 기능에 영향을 미칠 수 있는 상황에서 발생하는 경우가 많고 이러한 상황은 섬망으로 뇌의 인지 및 지각 기능에 혼란을 초래할 수 있는 것입니다.결론적으로 '인간이 귀신을 보는 것은 뇌신경망 내에서의 섬망 때문'이라는 것은 뇌과학적 관점으로 귀신을 설명하는 것이죠.
생물·생명
Q. 어인족이라는 별칭이있는 바자우족들이 바다에서 장기 잠수가 가능한 특별한 이유는?
말씀하신 바자우족은 '바다 집시'라는 별칭으로 불리기도 합니다.분명 이들은 일반인이 견디기 힘든 깊은 수심까지 잠수하고, 10분 이상을 숨쉬지 않고 물속에서 활동할 수 있는 등 놀라운 능력을 보여줍니다. 이러한 능력은 단순히 훈련만으로는 설명하기 어렵습니다. 결국 오랜 시간동안 바다에서 생활하며 적응하고 진화한 결과라는 것이 일반적인 시각입니다.먼저 바자우족들의 비장의 크기가 일반인보다 평균 50% 정도 더 큽니다. 비장은 혈액 내 산소를 저장하고, 필요시 산소를 방출하여 혈액으로 공급하는 역할을 합니다. 잠수 시 비장이 수축하면서 혈액 내 산소 농도를 높여 오랜 시간 동안 물속에서 활동할 수 있게 만드는 것이죠.그리고 스웨덴과 덴마크 연구진의 연구 결과에 따르면 바자우족은 'PDE10A'라는 유전자 변이를 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이 유전자는 갑상선 호르몬과 관련된 것으로, 갑상선 호르몬은 비장 크기 조절에 영향을 미치는 것으로 보고 있습니다. 즉, 이 유전자 변이가 바자우족의 큰 비장을 가지도록 만든 것이라 추정하는 것입니다.또한 오랜 기간 동안 깊은 잠수 활동을 해온 바자우족은 일반인에 비해 폐활량와 폐 용적이 더 큰데, 이는 더 많은 산소를 채내에 저장할 수 있게 해주는 부분이기도 합니다.결론적으로 이러한 생리학적 적응과 유전적 특성은 바자우족이 오랫동안 바다에서 생활하며 자연적으로 진화해 온 결과라고 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 메뚜기의 변이로 생긴다는 재앙에서 황충의 정확한 정체는 뭔가요?
황충은 메뚜기 떼가 집단으로 변이하여 엄청난 규모의 재앙을 일으키는 상태를 말합니다.좀 더 자세히 말씀드리면, 메뚜기는 평소에는 개별적으로 생활하지만, 특정 환경 조건, 특히 개체 수가 급격하게 늘어나 밀도가 높아지면 생리적, 행동적 변이를 일으켜 군집성을 띠는 황충으로 변하게 됩니다.이 변이는 스트레스와 먹이 부족에 적응하기 위한 일종의 생존 전략으로, 메뚜기 종 중에서도 소수의 종에서만 변이가 일어난다고 알려져 있습니다.그리고 메뚜기가 황충으로 변이하는 데에는 호르몬의 영향이 매우 중요하게 작용합니다.특히 세로토닌이라는 신경전달물질이 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있는데, 앞서 말씀드린 군집상인 황충으로 변이할 때 세로토닌 수치가 크게 증가하는 것으로 밝혀졌습니다.세로토닌 수치가 높아지면 메뚜기의 행동이 더욱 활발해지고, 공격성이 증가하며, 오직 먹이 활동에만 집중하게 됩니다. 또한 세로토닌은 메뚜기의 몸 색깔, 날개 길이, 뒷다리 길이 등 신체적인 변화를 유도하는 데에도 영향을 미칩니다. 군집상 메뚜기, 즉 황충과 일반적인 메뚜기가 확연히 다른 외형을 가지는 이유가 바로 이 때문입니다.게다가 세로토닌은 메뚜기들이 서로를 인지하여 무리를 형성하며 이동하는 데에도 관여합니다. 즉, 페로몬 분비와 같은 다른 요인들과 함께 작용하여 거대한 황충 떼를 형성하게 만드는 것입니다.