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생물·생명
Q. 기회감염이란 왜 발생하는 것인가요?
HIV 바이러스는 보조 T세포를 파괴해 면역 체계를 무너뜨립니다.참고로 보조 T세포는 우리 몸의 면역 반응을 지휘하는 '사령관'과 같은 역할을 합니다. 그래서 이 세포가 HIV 감염으로 인해 수가 급격히 줄어들면, 면역 체계는 외부 침입자를 효과적으로 막아낼 수 없게 됩니다.그 결과, 건강한 사람에게는 아무런 해를 끼치지 않는 약한 미생물들조차 우리 몸의 면역 공백을 틈타 증식하며 심각한 질병을 일으키게 되는데, 이것이 바로 기회감염입니다.즉, 평소에는 무해했던 미생물들이 면역력이 약해진 틈을 타 기회를 얻어 감염을 일으키기 때문에 기회감염이라고 불리는 것입니다. HIV 감염자에게 흔히 발생하는 폐렴이나 칸디다증, 결핵 등이 대표적인 기회감염입니다.
생물·생명
Q. HIV 치료를 위해 칵테일 요법을 실시할 때 왜 Integrase 저해제는 사용하지 않나요?
제가 잘못 알고 있는 것이 아니라면 통합효소 저해제는 사용하지 않는 것이 아니라, 오히려 현대 HIV 치료의 핵심 약물로 사용되고 있습니다.통합효소 저해제는 HIV가 숙주 세포의 DNA에 자신의 유전 정보를 끼워 넣는 과정을 차단하여 바이러스 증식을 억제하게 됩니다. 그래서 이 약물은 강력한 항바이러스 효과는 물론 내성도 낮고, 그리고 부작용도 적다는 장점 때문에 칵테일 요법에도 필수적으로 포함됩니다.현재 HIV 치료의 표준은 주로 두 가지 뉴클레오사이드 역전사효소 저해제(NRTI)와 한 가지 통합효소 저해제를 조합하는 방식입니다. 이 조합은 치료 효과는 물론 안전성도 뛰어나서 가장 널리 사용되는 방법입니다.
생물·생명
Q. 아프리카에 사는 검은영양은 정말 여러가지 환경에서도 적응할 수 있나요?
결론부터 말씀드리면, 세이블 영양은 다른 영양들보다 특별히 번식력이 좋거나 환경 적응력이 뛰어나다고 보기는 어렵습니다.세이블 영양은 건조한 사바나와 숲이 우거진 초원에 서식하며, 물을 쉽게 찾을 수 있는 곳을 선호합니다. 사막처럼 극도로 건조한 환경에서는 살기 어렵죠. 번식 방식도 보통 한 번에 한 마리의 새끼를 낳는 등 일반적인 영양 종과 크게 다르지 않습니다.그리고 현재는 서식지 감소와 밀렵으로 인해 멸종 위험에 놓인 취약 종입니다. 만일 말씀처럼 번식력이 좋고 여러 환경에 적응력이 뛰어나다면 멸종 위험에 놓이지는 않았을 것입니다.
생물·생명
Q. 흰뺨검둥오리를 텃새이자 철새라 하는 이유는 무엇인가요?
간단히 말해 한 종 내에 다른 습성을 가진 개체군이 공존하기 때문입니다.일부 흰뺨검둥오리는 우리나라의 강이나 연못에서 사계절 내내 서식하며 번식까지 하는 텃새입니다. 이 새들은 이동하지 않고 한곳에 머무르며 살아가죠.반면, 시베리아와 같은 북쪽 지역에서 여름을 보낸 흰뺨검둥오리들은 추위를 피해 우리나라로 날아와 겨울을 나는 겨울철새입니다. 이 때문에 겨울철에는 훨씬 많은 흰뺨검둥오리들을 볼 수 있습니다.그래서 흰뺨검둥오리의 경우 우리나라에 정착해 사는 개체들과 겨울에만 잠시 머무는 개체들이 함께 존재합니다.즉, 같은 종이지만 일부는 이동하고 일부는 머무르기 때문에 텃새와 철새의 특성을 모두 가진 것이죠.
생물·생명
Q. 인수공통 감염병의 원리는 무엇인가요?
인수 공통 감염병은 바이러스가 변이를 통해 다른 종의 숙주 세포에도 침입할 수 있게 되면서 발생하게 됩니다.바이러스는 특정 숙주 세포의 표면에 있는 수용체와 결합해야만 세포 안으로 들어갈 수 있는데, 원래 조류 독감 바이러스는 조류 세포의 수용체에만 결합하도록 특화되어 있었습니다.하지만 바이러스가 복제될 때 유전자 변이가 발생하면서, 바이러스의 표면 단백질 구조가 바뀌게 됩니다. 이 변화가 바이러스가 조류뿐만 아니라 사람의 세포 수용체와도 결합할 수 있게 되면, 사람에게도 감염될 수 있게 되는 것입니다.특히, 다른 종류의 바이러스가 한 숙주에 동시 감염되면 유전자가 뒤섞여 새로운 바이러스가 탄생하는 항원 대변이가 일어나면 더 위험한 인수 공통 감염병을 유발할 수도 있습니다.결국 바이러스의 무작위적인 변이가 인수 공통 감염병의 원인인 것입니다.
생물·생명
Q. 생물학에서 유전자 편집 기술이 의학 연구와 농업 분야에 응용되는 방식
CRISPR 유전자 편집 기술은 DNA를 정밀하게 수정하는 분자 가위 역할을 합니다.질병 치료 분야에서는 유전 질환의 원인이 되는 유전자를 직접 교정해 질병을 근본적으로 치료하는 데 활용될 수 있습니다. 특히 겸상 적혈구 빈혈증과 같은 유전병 치료를 위한 임상 연구가 활발히 진행 중입니다.작물 개량 분야에서는 작물의 유전자를 편집하여 영양 성분을 강화하거나, 병충해와 가뭄에 대한 저항성을 높이는 데 사용됩니다. 특히 기존 품종 개량 방식보다 훨씬 빠르고 정하기 때문에 더 좋은 품질의 농작물을 효율적으로 생산할 수 있도록 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 미세플라스틱이 해양 생태계와 인체 건강에 미치는 잠재적 위험은?
먼저 해양 생물은 미세플라스틱을 먹이로 착각하여 섭취고, 이는 소화기 막힘, 성장 저해, 그리고 번식 능력 감소와 같은 물리적 피해가 발생할 수 있습니다.미세플라스틱에 달라붙은 중금속과 같은 유해 화학 물질은 먹이사슬을 통해 어류와 같은 해양 생물 체내에 축적되고, 이는 면역 체계와 생식 능력에 부정적인 영향을 줍니다. 결국 이러한 미세플라스틱은 오염된 해산물을 통해 인간에게 전달될 수 있는 것입니다.그러나 현재까지 다수의 해양생물 피해는 보고 되고 있지만, 인간의 경우 미세플라스틱의 직접적인 질병 유발 사례는 없습니다. 하지만, 많은 연구를 통해 미세플라스틱이 인체에 침투하고 있다는 것은 확인이 되고 있죠.그래서 이를 바탕으로 한 실험실 연구에 따르면, 미세플라스틱은 세포에 침투하여 염증 반응을 유발하고, DNA 손상을 일으킬 수 있으며 플라스틱에 포함된 유해 화학 물질이 체내에 방출되어 내분비계 교란과 같은 잠재적 건강 문제를 일으킬 가능성이 높은 것으로 보고 있습니다.
생물·생명
Q. 프리온이 해면상뇌증을 유발하는 원리는 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 정상적인 프리온 단백질이 비정상적인 형태로 변형되면서 연쇄적인 단백질 접힘 오류를 일으키기 때문입니다.프리온은 바이러스나 세균과 달리 핵산이 없는 단백질성 감염 입자입니다.뇌에 존재하는 정상적인 프리온 단백질이 비정상적인 형태로 변형되면 해면상뇌증이 시작되는데, 이 비정상 프리온은 매우 안정적이며, 주변의 정상 프리온과 접촉하여 자신의 비정상적인 구조로 강제로 변형시킵니다.이러한 연쇄적인 변형 과정은 눈덩이처럼 커져, 비정상 프리온 단백질들이 서로 뭉쳐 응집체를 형성하고, 이 응집체는 뇌의 신경세포에 축적되어 세포를 파괴하기 시작합니다.그래서 신경세포가 죽으면서 그 자리에 작은 구멍이 생기게 되고, 이 구멍들이 뇌 전체에 퍼지면서 뇌가 마치 스펀지처럼 구멍이 숭숭 뚫린 형태로 변하게 되는데, 이 과정이 바로 해면상뇌증입니다.
생물·생명
Q. 비리온과 비로이드는 어떠한 차이가 있나요?
말씀하신 것이 비디온과 비로이드 맞으시죠?비리온과 비로이드는 둘 다 감염성을 가진 병원체이긴 하지만, 구조와 특징에서 명확한 차이가 있는 단지 이름만 비슷한 서로 다른 병원체입니다.비리온은 바이러스 입자를 뜻하며, DNA 또는 RNA 같은 핵산과 이를 둘러싼 단백질 껍질인 캡시드로 구성된 완전한 바이러스 형태로 동식물, 세균 등 다양한 숙주를 감염시킵니다.반면에 비로이드는 단백질 껍질이 없는 순수한 원형의 단일 가닥 RNA 분자입니다. 단백질을 만들 수 있는 유전자조차 없으며, 주로 식물에만 질병을 일으키고 크기도 비리온보다 훨씬 작습니다.따라서 비리온이 핵산과 단백질을 모두 가진 복합적인 구조라면, 비로이드는 오직 RNA만으로 이루어진 단순한 형태의 병원체라는 점에서 가장 큰 차이가 있습니다.
생물·생명
Q. 생명과학에서 합성생물학이 신약 개발과 친환경 소재 생산에 활용되는 원리는?
합성 생물학은 생명체를 조작하여 새로운 기능을 설계하는 기술입니다. 그래서 신약 개발과 친환경 소재 생산에 상당한 영향을 미치는 것이 사실입니다.먼저 신약 개발에서는 미생물의 유전자를 재설계해 세포 공장으로 만듭니다. 이 세포들은 인슐린이나 항체와 같은 의약품 성분을 대량 생산하도록 개량되고, 질병을 스스로 감지하고 치료 물질을 방출하는 스마트 세포 치료제로 설계되어 정밀 의학 분야에도 영향을 미치고 있습니다. 그 덕분에 기존 복잡하고 비용이 많이 드는 화학 합성 공정을 대신하고, 부작용을 최소화하는 맞춤형 치료법 개발이 가능해집니다.친환경 소재 생산에서는 미생물을 활용해 바이오 연료나 생분해성 플라스틱, 섬유 등 친환경 물질을 만듭니다.예를 들어, 식물성 바이오매스를 분해해 연료를 만들거나, 미생물이 플라스틱의 원료를 생산하게 하는 것이죠. 이 기술은 석유화학 기반의 기존 생산 방식을 대체하여 탄소 배출을 줄이고 환경오염을 막을 수 있을 것으로 기대하고 있죠.