답변 내역

안녕하세요. 질문해주신 식물의 육상 진출은 약 4억 7천만 년 전 오르도비스기 말~실루리아기 초에 처음 이루어진 것으로 알려져 있는데요, 당시 이전까지 지구의 육상 환경은 거의 식생이 없는 척박한 땅이었고, 광합성을 하는 생물은 대부분 바다 속에 살고 있었습니다. 최초로 육상에 적응한 식물은 선태류(이끼류)와 비슷한 원시적인 무관다발 식물로, 뿌리 대신 지하줄기 형태로 수분을 흡수했고, 큐티클과 기공 같은 구조를 발달시켜 건조한 환경에서 물 손실을 줄이며 살아갈 수 있었습니다. 이후 약 4억 년 전 데본기에 이르러 관다발 식물이 등장하면서 키가 큰 식물과 숲이 발달했고, 육상 생태계의 기반이 본격적으로 형성되었습니다. 이 육상 진출 사건은 지구 생태계와 대기 조성에 매우 큰 변화를 가져왔는데요, 우선 식물의 광합성 활동이 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 대규모로 흡수하고 산소(O₂)를 방출하여 대기 조성에 변화를 일으켰습니다. 데본기에는 광범위한 숲이 형성되면서 대기 산소 농도가 급격히 증가해, 이후 곤충과 대형 절지동물의 거대화를 가능하게 했고, 육상 동물의 다양화에도 기여했습니다. 또한 식물 뿌리의 발달은 암석 풍화를 촉진시켜 영양염류가 바다로 흘러가 해양 생태계의 생산성을 높였고, 풍화 과정에서 대기 CO₂가 장기간에 걸쳐 감소해 지구 기온을 낮추고 고생대 후반의 빙하기 형성에도 영향을 주었습니다. 감사합니다.

안녕하세요.학교에서 흔히 진행하는 DNA 추출 실험에서 에탄올은 용액 속에 녹아 있는 DNA를 침전시키기 위해 쓰이며, 이 과정에서 중요한 점은 에탄올의 농도가 충분히 높아야 DNA가 물에서 분리되어 가라앉는다는 점입니다. DNA는 물과 잘 섞이는 친수성 구조를 갖고 있지만, 에탄올과 같은 유기용매가 들어오면 주변 물 분자들이 DNA를 감싸는 수화층이 붕괴되고, 대신 DNA끼리 수소결합과 염 결합을 통해 뭉치게 됩니다. 이때 농도가 낮은 에탄올은 용매 속 물 함량이 많아 수화층이 완전히 무너지지 않으므로 침전이 잘 일어나지 않습니다. 일반적으로 실험실에서는 95% 이상 무수(또는 절대) 에탄올이나 냉각된 100% 에탄올을 사용하며, 최소한 70% 이상은 되어야 눈에 보이는 침전이 안정적으로 형성되는데요, 80% 에탄올은 소독용 알코올에 해당하는 농도이므로, 95%에 비해 물이 더 많아 침전 효율이 다소 떨어질 수 있고, 특히 소량의 DNA를 다루거나 시료가 희석된 경우에는 침전이 희미하게 나타날 가능성이 높습니다. 그러나 시료량이 충분하고, 차갑게(냉동 보관 후 사용) 처리한다면 80% 에탄올로도 어느 정도 DNA 침전은 가능합니다. 다만, 뭉침이 약해 실처럼 선명하게 잡히는 양이 줄어들 수 있습니다. 즉 정리해드리자면 학교 실험에서 뚜렷한 결과를 보이려면 95% 이상 에탄올을 냉각해 사용하는 것이 가장 확실하고, 부득이하게 80%를 쓸 경우에는 시료를 많이 준비하고, 에탄올을 최대한 차갑게 유지하면 성공 가능성을 높일 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문주신 것처럼 매미는 다른 곤충들처럼 강한 양성주광성(빛에 끌리는 습성)을 뚜렷하게 보이는 종은 아닌데요, 매미는 주로 시각과 청각에 의존하는 주행성 곤충으로, 활동 시간대가 낮이고 수컷은 짝짓기를 위해 울음소리를 내며 암컷을 유인합니다. 그래서 나방처럼 밤에 불빛에 몰려드는 모습은 거의 볼 수 없습니다. 다만, 인공 조명이 강하게 켜진 밤에 우연히 매미가 불빛 근처로 날아드는 경우가 있긴 합니다. 하지만 이건 빛에 적극적으로 끌려서라기보다는, 방향 감각을 잃거나 주변 환경을 착각해서 생기는 비의도적 접근에 가깝습니다. 즉, 매미는 빛에 대한 반응성이 약하고, 빛을 주된 유인 신호로 삼지 않기 때문에 ‘전형적인 주광성 곤충’이라고 보긴 어렵습니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 둥근귀코끼리(아프리카 숲코끼리, Loxodonta cyclotis)는 멸종 위기 종인데, 서식지를 옮기는 것은 보존 측면에서 반드시 좋은 선택이 아닐 수 있는데요, 아프리카 숲코끼리는 단순히 “어디서든 강하고 큰 동물”이 아니라, 아주 특정한 환경에 맞춰 진화한 종이어서 서식지 변화가 생존율에 큰 영향을 줄 수 있기 때문입니다. 둥근귀코끼리(아프리카 숲코끼리, Loxodonta cyclotis)는 중앙·서부 아프리카의 울창한 열대우림에 적응해 살아가는 멸종위기 종인데요, 이들은 사바나코끼리보다 체격이 작고, 숲속의 좁은 길과 음지 환경, 그리고 잎·과일·나무껍질 위주의 먹이 자원에 맞춰 진화해 왔습니다. 따라서 단순히 포식자가 적다는 이유로 새로운 서식지로 옮긴다고 해서 잘 적응하는 것은 아닙니다. 서식지를 옮기면 선호하는 식물 자원이 부족하거나 아예 존재하지 않을 수 있고, 기온·습도 차이로 인해 면역력이 떨어지며, 새로운 병원체에 노출될 위험도 큽니다. 또한 코끼리는 세대를 거쳐 전해지는 이동 경로와 먹이·물의 위치에 관한 사회적 기억에 크게 의존하는데, 새로운 환경에서는 이러한 지식을 활용할 수 없어 생존과 번식에 큰 어려움을 겪게 됩니다. 여기에 다른 초식동물과의 경쟁이나 인간과의 갈등이 겹치면 개체군 감소 속도가 빨라질 수 있습니다. 결국 둥근귀코끼리는 ‘환경 전천후’ 종이 아니라 열대우림 특화 종이기 때문에, 서식지를 옮기는 것보다는 원래의 서식지를 보존하는 것이 멸종을 막는 가장 효과적인 방법입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 항체가 특정 항원과 결합할 수 있는 핵심 원리 자체가 단백질의 입체구조와 관련이 있습니다. 단백질의 일종인 항체(면역글로불린)는 아미노산이 긴 사슬로 연결된 단백질인데요, 단백질은 1차 구조(아미노산 서열) → 2차 구조(α-나선, β-병풍) → 3차 구조(전체 입체 접힘) → 4차 구조(서브유닛 조합)로 입체 구조를 형성하는데요, 이때 항체가 항원을 인식하는 능력은 3차·4차 구조에서 형성된 특수한 표면 모양과 화학적 성질에 의해 결정됩니다. 항체의 Y자 모양 중 팔 끝부분에 해당하는 가변영역(variable region)이 항원을 인식하는데요, 이 가변영역에는 고도로 변이된 아미노산 배열이 존재하고, 이들이 만들어내는 입체적 홈·돌기·전하 분포가 특정 항원의 에피토프(epitope)에 딱 맞게 형성됩니다. 즉, 항원-항체 결합은 “분자 수준의 맞물림”이고, 이는 열쇠-자물쇠 모델(lock-and-key) 또는 유도 적합(induced fit) 모델로 설명됩니다. 항체 단백질의 입체 구조가 변하면(예: 변성, 돌연변이, pH 변화, 온도 변화) 결합 부위의 모양과 전하 특성이 바뀌어 항원 친화도가 달라질 수 있으며 반대로, 항원 쪽의 구조가 변해도 결합력이 약해집니다(예: 바이러스의 스파이크 단백질 변이 → 기존 항체 회피). 우리 몸은 다양한 항원을 방어해야 하므로, B세포의 유전자 재조합을 통해 수억 가지 구조적 변형이 가능한 항체를 만들어 내며, 체내 면역반응 과정에서 친화도 성숙(affinity maturation)이 일어나, 결합력이 높은 입체 구조를 가진 항체가 선택·증식됩니다. 즉 정리해드리자면 항체의 항원 특이성은 단백질 입체 구조가 만드는 3차원 결합 부위의 모양과 전하 패턴에 의해 결정되는데, 구조가 조금만 변해도 결합 능력이 크게 달라지기 때문에, 항체 설계나 백신 개발에서도 입체 구조 분석(예: X선 결정학, 크라이오-EM)이 매우 중요한 역할을 하게 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 리소좀 저장 질병(lysosomal storage disease, LSD)은 세포 속에서 물질을 분해·재활용하는 ‘리소좀’이 제 기능을 하지 못할 때 발생하는 유전성 대사질환인데요 말씀하신 것처럼 리소좀 안에는 여러 종류의 가수분해 효소(hydrolytic enzymes)가 들어 있어, 당지질(glycolipid), 점액다당류(glycosaminoglycan), 단백질 등 복잡한 고분자 물질을 잘게 쪼개어 세포가 다시 쓸 수 있게 만듭니다. 그런데 이 효소들이 유전자의 변이로 구조나 기능이 손상되면, 특정 물질이 분해되지 못하고 리소좀 안에 점점 쌓이는데요 이로 인해 분해되지 않은 기질(substrate)의 축적되며 리소좀 부피 증가하고 세포 기능 저하로 인해 세포막 변형, 신호 전달 장애, 대사 이상이 생길 수 있으며 조직·기관 손상으로 인해 특히 뇌, 간, 비장, 뼈 등 대사 활발한 부위에서 심각한 기능 장애가 생길 수 있습니다. 발병 원인은 가수분해 효소 자체의 결핍 (예: 헥소사미니다아제 결핍 → 테이삭스병) 또는 효소 활성 보조인자의 결핍 (예: 사포신 결핍) 또는리소좀 내 물질 운반 시스템 결함 (예: 막단백질 이상으로 기질이나 효소가 리소좀에 도달하지 못함)으로 인해 나타나게 되는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.현재까지의 심리학·신경과학 연구를 보면, “여성이 남성보다 평균적으로 신경질적이고 예민하다”는 표현은 단순화된 해석인데요, 심리학에서 “신경질적, 예민함”을 계량화할 때 빅파이브(Big Five) 성격 특성 중 신경성(Neuroticism)을 사용하는데요, 신경성은 불안, 걱정, 감정 기복, 스트레스 민감성 등을 포괄하는 개념입니다. 또한 이때 “평균 차이” ≠ “개인 차이”인데요 즉 남성 중에도 신경성이 높은 사람이 많고, 여성 중에도 낮은 사람이 많습니다. 분포가 겹치기 때문에 개인별로 판단하면 안 되며, 생물학적 요인(호르몬, 진화심리학적 역할)과 사회문화적 요인(성 역할 기대, 표현 방식)이 모두 영향을 줄 수 있고, 차이는 통계적으로 유의하지만, 크기(효과 크기)는 작거나 중간 정도입니다(Cohen’s d ≈ 0.2~0.4 수준). 즉 정리해드리자면 신뢰할 만한 대규모 심리학 연구에서 여성의 평균 신경성 점수가 남성보다 높게 나타난다는 결과는 반복적으로 관찰되지만 이는 집단 평균 경향일 뿐이며, 모든 개인에게 적용할 수는 없습니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 것에 대해 답변드리자면, 매미는 곤충이기 때문에, 척추동물처럼 몸의 절반이나 주요 장기를 잃었을 때 재생이 불가능합니다. 곤충은 탈피를 통해 일부 부속지(다리, 더듬이 등)를 일정 정도 회복할 수 있는 경우가 있지만, 이것은 주로 유충·약충 시기에만 해당되고, 성충이 된 이후에는 탈피가 끝나기 때문에 새로운 조직을 만들 수 없습니다. 따라서 매미의 경우, 몸이 반으로 나뉘었다면 소화기관, 순환계(혈림프), 신경계가 모두 손상되었을 가능성이 크기 때문에 생존이 거의 불가능하며, 특히 곤충의 순환계는 개방형이라 상처 부위로 혈림프가 빠져나가고, 신경절이나 주요 기관이 절단되면 바로 치명적입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 질문해주신 용균성 바이러스와 용원성 바이러스는 모두 세포에 침입해 자신의 유전물질을 복제하지만, 숙주세포와의 관계 방식과 생활사 경로에서 뚜렷한 차이를 보이는데요, 우선 용균성 바이러스의 경우에는 숙주세포에 감염한 뒤, 곧바로 바이러스 유전체를 복제하고 단백질을 합성하여 새로운 바이러스 입자를 조립하며 충분한 개수가 만들어지면 숙주세포를 파괴(lysis)하여 한 번에 방출합니다. 이때 바이러스 유전체가 숙주의 전사·번역 기구를 강제로 사용하며 숙주 DNA 분해 → 숙주의 대사와 기구를 바이러스 복제에 전용 공간입니다. 따라서 결과적으로 감염된 세포는 짧은 시간 내에 죽으며, 감염이 빠르게 퍼지게 됩니다. (예: T4 박테리오파지) 용원성 바이러스의 경우에는 감염 후 숙주세포를 바로 죽이지 않고, 자신의 유전자를 숙주 DNA에 통합 → 프로파지(prophage) 상태로 잠복하는데요, 숙주세포가 분열할 때 바이러스 유전자도 함께 복제됩니다. 이 바이러스 유전자는 재조합 효소를 통해 숙주 염색체에 삽입되며, 이 상태에서는 바이러스 유전자가 발현되지 않거나 일부만 발현됩니다. 스트레스(자외선, 화학물질, 영양 결핍 등)로 인해 유전자가 활성화되면 용균성 경로로 전환 → 대량 복제 → 세포 파괴의 과정이 진행됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 '글리옥시좀'이란 식물만이 가지고 있는 세포소기관인데요, 이는 특수한 형태의 퍼옥시좀으로, 지질(특히 저장된 기름)을 탄수화물로 전환하는 대사 경로를 담당하며 주로 씨앗 발아 초기라는 매우 특정한 조건에서 만들어집니다. 발아 초기에는 기름을 많이 저장한 종자(예: 해바라기, 유채, 피마자)의 경우, 발아 직후 광합성을 할 수 없으므로 저장된 지방을 에너지원으로 사용해야 합니다. 또한 빛이 부족한 시기, 즉 어린 식물체가 아직 잎을 펼치지 못하고 광합성을 시작하지 않은 상태에서 에너지원이 필요할 때, 지방 함유량이 높은 종자가 탄수화물보다 지질 비율이 높은 종자는 효율적으로 지질을 분해해 당으로 전환하는 기구가 필수적입니다. 지질 → 당 전환 과정이 글리옥시좀에서 일어나는데요, 글리옥실산 회로(glyoxylate cycle)를 통해 지방산을 아세틸-CoA로 분해하고, 이를 포도당으로 합성해 새싹 성장에 필요한 에너지를 공급할 수 있습니다. 과정은 씨앗 발아 → 저장 지방이 리파아제에 의해 지방산으로 분해 / 지방산이 β-산화 경로를 통해 아세틸-CoA 생성 (글리옥시좀 내부) / 글리옥실산 회로 작동 → 아세틸-CoA를 4탄당(숙신산 등)으로 전환 / 숙신산이 미토콘드리아와 세포질로 이동해 포도당으로 합성 / 합성된 포도당이 발아와 초기 생장 에너지원으로 사용의 순서로 진행됩니다.