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생물·생명
Q. 닭이 먼저일까 알이 먼저 일까? 과연~
최근 기류는 달걀이 먼저입니다.이는 여러번 주류가 바뀌었은데, 얼마전까지는 닭이 가진 오보클레디딘-17(OC-17)이라는 단백질은 탄산칼슘을 결정체로 바꾸는 촉매 역할을 하기에, 이 과정이 없으면 껍데기를 만들 수 없기에 닭이 먼저라는 주장의 근거가 되었습니다.하지만, 이 단백질 자체는 닭 이전의 조류에게서도 존재했을 가능성이 높다는 연구결과가 있고, 갑자기 완벽한 닭의 유전자를 가진 조류가 생겨난 것이 아니라 닭과 비슷한 조류가 있고, 그 조류가 낳은 알 내부에서 유전적 돌연변이가 발생하여 최초의 닭 유전자를 가진 병아리가 태어났다는 것이 최근의 주장입니다.
생물·생명
Q. 영장류들은 왜 보통 동물들과 달리 입안에 음식을 머금고 꼭꼭 씹어먹어요?
영장류의 신체구조와 생존 전략에 의한 것입니다.영장류는 다른 포유류와 달리 평평하고 넓은 어금니를 가지고 있어, 맷돌처럼 음식을 갈고 으깨는 데 최적화되어 있습니다. 이는 주식으로 삼는 먹이가 섬유질이 많은 식물성 음식이나 단단한 열매이기 때문에 이를 효율적으로 소화하기 위함이죠.그리고 음식을 오래 씹어 잘게 부수면 소화효소가 작용할 표면적이 넓어져, 영양분 흡수율이 극대화됩니다. 이는 에너지 효율을 높일 수 있는 방법인데, 적은 양의 음식으로도 최대한의 에너지를 얻기 위한 것입니다. 그리고 이는 다른 동물보다 큰 뇌를 유지하는데에도 많은 도움이 되는 방식이죠.따라서 영장류가 음식을 오래 씹는 행동은 단순히 먹는 습관이 아니라, 복잡한 먹이를 소화하고 생존에 필요한 에너지를 얻기 위한 최적의 방법이라 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 사람의 혈액은 빨간색인데 곤충의 피는 투명하거나 초록빛을 띠는 이유가 무엇인가요?
사람의 혈액이 빨간색인 이유는 산소를 운반하는 헤모글로빈에 철 성분이 포함되어 있기 때문입니다. 헤모글로빈이 산소와 결합하면 붉은색을 띠게 띄죠.반면 곤충의 피가 투명하거나 초록빛을 띠는 것은 혈액의 기능과 구성 성분이 사람과 다르기 때문입니다.좀 더 자세히 말씀드리면 곤충은 혈림프 대신 몸 전체에 퍼져 있는 기관을 통해 외부 공기를 직접 세포에 전달하여 산소를 공급합니다. 이 때문에 산소를 운반하는 색소가 필요 없어서 혈액이 투명하거나 색이 옅은 경우가 많습니다.그리고 일부 곤충의 혈림프는 엽록소나 카로티노이드 같은 식물 색소의 영향을 받아 초록색이나 노란색을 띠기도 하고, 게나 거미처럼 헤모시아닌이라는 구리 기반의 호흡 색소를 가진 곤충의 경우, 산소와 결합했을 때 푸른색을 띠기도 합니다.
생물·생명
Q. 사람은 딱딱한 뼈를 가지고 있는데 문어와 같은 연체동물은 뼈가 없이도 어떻게 이동이 가능한가요?
문어 같은 연체동물은 뼈 대신 수압 골격과 근육을 이용해 움직입니다.사람의 뼈대가 근육을 지탱하듯, 문어는 몸속에 채워진 유체의 압력을 이용해 몸의 형태를 자유자재로 바꾸고 근육을 움직이게 되는 것입니다.문어의 팔은 여러 방향으로 배열된 근육들로 이루어져 있습니다. 이 근육들이 수축과 이완을 반복하며 몸속의 압력을 조절해 팔을 구부리거나 펴는 등 다양한 동작을 만들어내게 되죠.
생물·생명
Q. 과연 닭이 먼저일까요? 알이 먼저일까요?
얼마전까지는 닭이 먼저라는 주장이 강했습니다.닭이 가진 오보클레디딘-17(OC-17)이 계란 껍데기 형성에 필수적이기 때문에 닭이 없이는 달걀이 생길 수 없다는 것이 가장 큰 이유였습니다. 즉, 이 단백질은 탄산칼슘을 결정체로 바꾸는 촉매 역할을 하기 때문에 이 과정이 없으면 껍데기를 만들 수 없어 닭이 먼저라는 주장의 근거가 된 것입니다.그런데 최근 연구결과에 따르면 또 달걀이 먼저라는 주장이 강합니다.진화는 오랜 시간에 걸쳐 일어나기 때문에, 어느 순간 갑자기 완벽한 닭의 유전자가 생겨난 것이 아니라 닭과 비슷한 조류가 있었고, 그 조류가 낳은 알 내부에서 유전적 돌연변이가 발생하여 비로소 최초의 닭 유전자를 가진 병아리가 태어났다는 것이죠.그래서 최근에는 계란 껍데기를 만드는 유전자를 가진 닭 이전의 조류가 알을 낳았고, 그 알 속에서 유전적으로 완벽한 최초의 닭이 탄생했다는 것이 최근 기류입니다.
생물·생명
Q. 왜 조류는 알을 낳는데 사람은 뱃속에서 새끼를 키우는 것인가요?
나름 각자 다른 환경에 적응하며 선택한 번식 전략의 차이 때문이라 할 수 있습니다.먼저 조류가 알을 낳는 것은 비행에 유리하기 때문입니다.새끼를 뱃속에 품으면 몸무게가 크게 늘어나 날기 어렵기 때문에, 조류는 몸 밖으로 알을 낳아 부화시키는 것이죠. 알은 단단한 껍데기로 보호되고 있고, 어미가 알을 품어 외부의 위협으로부터도 알을 지키면서 자유롭게 먹이를 구할 수 있습니다.반면, 사람 같은 포유류는 새끼의 생존율을 높이기 위해 뱃속에서 키우는 방식을 택했습니다.뱃속에 있으면 천적에게 노출될 위험이 적고, 어미의 태반을 통해 영양분과 산소를 지속적으로 공급받을 수 있어 더 안전하게 성장할 수 있습니다. 이는 새끼가 태어날 때 이미 상당한 발달이 이루어져 생존력이 높아지는 결과과 되었죠.결론적으로, 조류는 비행을 하는 환경에서 살아남기 위해 알을 낳는 방식을, 포유류는 새끼의 생존율을 높이기 위해 뱃속에서 키우는 방식을 선택한 것입니다.
생물·생명
Q. 사람은 밤에 잠을 자야 하지만 올빼미와 같은 야행성 동물들은 밤에 깨어있을 수 있는 이유가 무엇인가요?
결과적으로는 진화 과정에서 각자의 생존 환경에 맞게 몸이 적응했기 때문입니다.야행성 동물은 밤의 어두운 환경에서도 살아남기 위한 감각 기관이 특별히 발달했습니다.예를 들어, 말씀하신 올빼미의 경우 아주 희미한 빛도 잘 볼 수 있도록 간상세포가 발달했고, 소리의 위치를 정확히 파악하는 뛰어난 청력도 가졌습니다. 또한, 타페툼 루시덤이라는 눈 속 반사판 덕분에 빛을 효율적으로 모아 어둠 속에서도 사물을 명확히 볼 수 있죠.반면, 사람은 낮에 최적화된 신체 구조를 가지고 있습니다. 그래서 밤에는 시력이 현저히 떨어집니다.이처럼 야행성 동물은 밤이라는 환경적 특성을 이용해 포식자를 피하거나 먹이를 사냥하며 생존해왔기 때문에 그런 환경에 몸이 적응되어 있어 밤에 깨어 있을 수 있는 것이죠.
생물·생명
Q. 생명의 기원에 관한 과학적 이론은 무엇인가
생명의 기원에 관해서는 다양한 가설이 있지만, 그 중에서도 가장 대표적인 이론으로는 원시 수프 이론, 심해 열수구 이론, 그리고 외계 기원설입니다.원시 수프 이론은 초기 지구의 대기와 바다에서 번개 같은 에너지를 통해 유기 분자가 만들어져 생명체가 진화했다는 가설입니다. 그리고 이를 지지하는 가장 유명한 실험이 바로 밀러-유리 실험입니다.심해 열수구 이론은 깊은 바다 속 열수구 주변의 화학적 환경에서 생명체가 기원했다는 주장이며, 마지막 외계 기원설은 운석 등을 통해 우주로부터 유기 분자나 미생물이 지구로 유입되어 생명이 시작되었다는 가설입니다.사실 이 세가지 모두 나름의 과학적 근거를 가지고 있는 이론이며, 가장 높은 지지를 받는 이론이기도 하죠.
생물·생명
Q. 근육이 잘 붙는 것은 어떤 유전자때문인가요?
사실 근육 발달에 영향을 미치는 유전자는 매우 많기에 단순히 한두 가지 유전자가 근육량을 결정하는 것은 아닙니다.그래도 현재까지 알려진 몇가지 핵심 유전자는 있습니다.즉, 야생동물이 활동량이 적어도 근육이 많은 것은 마이오스타틴(Myostatin) 같은 특정 유전자 때문입니다. 이 유전자는 근육의 성장을 억제하는 단백질을 만드는데, 이 유전자에 돌연변이가 있으면 근육이 과도하게 발달합니다.물론 이와 유사하게 사람도 근육이 잘 붙는 유전자가 있습니다.가장 잘 알려진 유전자는 ACTN3 유전자로 이 유전자는 순간적인 힘을 내는 속근 섬유에 영향을 줍니다. ACTN3 유전자의 특정 변이형을 가진 사람들은 단거리 달리기나 역도 등 폭발적인 힘을 요하는 운동에 유리할 수 있습니다.반면, 다른 변이형을 가진 사람들은 지구력 운동에 더 적합한 근육을 갖는 경향이 있습니다. 그리고 인종별로 근육량 차이가 나는 것은 바로 이 ACTN3 유전자의 변이형 분포가 다르기 때문이며, 당연히 호르몬 수치와 같은 다른 유전적 요인들도 많은 영향을 미칩니다.가장 잘 알려지고, 대표적인 예를 말씀드리긴 했지만, 결국 근육 발달은 한두 가지 유전자가 아닌 여러 유전자들의 복합적인 작용 결과라 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 수경재배가 토양 재배와 다른 장점은 무엇인가요?
수경재배는 흙을 사용하지 않고 물과 영양액으로 식물을 키우는 방법으로, 토양 재배와 비교했을 때 몇 가지 뚜렷한 장점이 있습니다.가장 큰 장점은 높은 생산성과 효율성입니다.식물 뿌리에 필요한 영양분을 직접 공급하기 때문에 성장 속도가 빠르고, 물을 순환시키고 재사용하는 시스템 덕분에 물 사용량도 크게 줄어듭니다. 또한, 좁은 공간에서도 수직으로 작물을 재배할 수 있어 좁은 공간에도 유리합니다.그리고 정밀한 환경 제어가 가능합니다.영양분 농도나 pH 등을 정확하게 조절하여 식물이 자라기 가장 좋은 환경을 만들 수 있어 작물의 품질을 일정하게 유지할 수 있죠.그 외에도 병해충과 잡초 문제에서도 비교적 자유롭습니다. 흙을 사용하지 않으므로 흙을 통해 발생하는 병해충이나 잡초의 위험이 크게 줄어들어 살충제나 제초제 사용을 최소화할 수 있죠.