답변 내역

안녕하세요.농게는 우리나라 갯벌에서 흔히 볼 수 있는 망둥이게류(방게류)의 일종이며, 농게 수컷은 한쪽 집게다리가 매우 크고, 반대쪽은 작은 독특한 형태를 갖고 있는데요, 이 현상은 과학적으로 성적 이형(sexual dimorphism)과 진화적 적응의 결과라고 볼 수 있습니다. 우선 짝짓기 위한 과시 행동 – 성적 선택(sexual selection)으로 이해할 수 있는데요, 농게 수컷의 큰 집게발은 암컷을 유혹하거나 경쟁 수컷을 위협하는 데 사용되며 수컷은 갯벌 위에서 큰 집게발을 리듬감 있게 흔들며 ‘웨이빙(waving)’ 행동을 합니다.암컷은 이 웨이빙을 보고 건강하고 강한 수컷을 선택하며, 따라서 큰 집게발은 짝짓기 성공률을 높이기 위한 진화적 특징입니다. 또한 큰 집게발이 클수록 암컷의 관심을 더 끌 수 있으므로, 자손을 남길 가능성이 높아집니다. 다음으로 수컷 간 경쟁을 위한 무기 역할을 하기도 하는데요, 큰 집게발은 수컷들 간의 세력 다툼이나 영역 싸움에도 사용되며 서로 집게발을 부딪히거나 밀치면서 싸움에서 우위를 점하기 위한 도구로 활용됩니다. 또한 큰 집게발은 무겁고 조작성이 떨어지기 때문에 정교한 먹이 섭취에는 부적합하기 때문에 작은 집게발은 갯벌의 유기물 등을 정교하게 집어먹는 데 특화되어 있어, 기능 분화가 이루어진 것이라고 볼 수 있습니다. 즉, 하나는 과시·싸움용, 하나는 생존을 위한 섭취용입니다.

안녕하세요.지구 역사상 대멸종(Mass Extinction) 사건은 일반적으로 5차례 있었던 것으로 과학계에서 널리 인정받고 있는데요, 이를 “5대 대멸종(The Big Five Mass Extinctions)”이라 부르며, 각각의 사건은 생물 종의 50% 이상이 지구에서 사라질 정도로 생태계에 큰 영향을 주었습니다. 다섯 번의 대멸종 사건 중 첫번째는 오르도비스기-실루루기 대멸종 (약 4억 4,500만 년 전)으로 해수면 변화, 빙하기, 해양 산소 부족으로 인해 발생했으며 이로 인해 해양 생물의 약 85% 멸종했고, 주로 삼엽충, 완족류, 해면동물 등 고생대 초기 해양 생물에 큰 타격이 있었습니다. 두번째는 데본기 후기 대멸종 (약 3억 7,000만 년 전)으로 대규모 식물의 육지 진출로 인한 산소 농도 변화, 해양 무산소 사건으로 인한 것이며, 이로 인해 해양 생물의 약 75% 멸종하고 산호초 붕괴, 갑주어류(판피어류)의 급감이 나타났습니다. 세번째는 페름기 말 대멸종 (약 2억 5,200만 년 전)으로 가장 큰 대멸종이었으며 대규모 화산활동(시베리아 트랩), 온난화, 산성비, 해양 산소 감소로 인해 발생하였고 전체 생물 종의 약 90~96% 멸종했으며, 육상과 해양 모두에 큰 피해, 삼엽충 완전 멸종했습니다. 네번째는 트라이아스기 말 대멸종 (약 2억 1,000만 년 전)으로 대서양 형성기 화산활동, 이산화탄소 증가로 인한 온실효과로 인한 것이며 약 70~75% 멸종했고 공룡의 등장 배경 마련, 일부 양서류·파충류 계열 생물 대멸종했습니다. 마지막은 백악기 말 대멸종 (약 6,600만 년 전)으로 유카탄반도 칙술루브 충돌, 화산활동, 기후변화로 인해 발생했으며 이로 인해 전체 생물 종의 약 75% 멸종하고 공룡 멸종, 조류·포유류 진화 가속을 불러왔습니다. 또한 현재 많은 과학자들은 현생 인류에 의한 생물 다양성 파괴로 인해 “제6의 대멸종(Sixth Mass Extinction)”이 진행되고 있다고 경고합니다.

안녕하세요.말씀하신 것처럼, 노화 역전, 신경 재생, 유전자 편집 같은 분야는 현재 생명과학과 의학, 공학이 가장 집중하고 있는 첨단 융합 과학 분야인데요, 생명과학과와 관련이 크다고 볼 수 있습니다. 유전자, 세포, 단백질, 신경계, 생리 등 생물의 기본 원리를 배우는 학문을 공부하며, 노화, 줄기세포, 유전자 조작, 신경재생 같은 연구를 가장 기초부터 깊게 공부할 수 있습니다. 생명과학과는 이후 의생명과학, 신경과학, 노화생물학, 재생의학 등으로 진학하거나 연구를 계속할 수 있는 기초 중의 기초 학문입니다. 이외에도 유전공학과에 진학하셔도 괜찮은데요, CRISPR 같은 유전자 편집 기술, 유전자 치료제, 유전자 기반 약물 설계를 연구하며 특히 “유전자를 조작해 튼튼한 면역력을 가진 인간을 만든다”는 꿈은 유전공학과의 핵심 주제입니다. 이 학과에서는 생명윤리, 질병 치료, 맞춤형 의학 등의 미래 기술도 함께 배우게 됩니다.

안녕하세요.네, 대벌레(Phasmatodea)와 같은 곤충들도 사람이나 다른 동물처럼 생명 유지에 필요한 내장기관을 모두 갖고 있는데요, 곤충은 우리와는 구조가 다르지만, 생명을 유지하기 위한 기본적인 내장기관(소화기관, 순환계, 신경계, 호흡계, 생식기관 등)을 모두 가지고 있습니다. 대벌레는 입-식도-모래주머니(근육)-위-장으로 이어지는 구조를 가지고 있으며, 식물 잎을 먹고 소화합니다. 잎을 섭취하여 소화기관에서 에너지를 얻고, 이를 체액으로 운반해 온몸에 전달합니다. 공기 중의 산소는 기관계(기관과 기문)를 통해 직접 몸속 세포로 공급되며, 뇌와 신경절을 통해 감각 자극에 반응하고, 외부 위협에 도망치거나 위장 행동을 취하고, 내장기관의 활동과 외골격 보호가 조화를 이루며 생존을 이어가게 됩니다. 즉 대벌레도 사람이나 다른 동물처럼 내장을 갖춘 완전한 생물이라고 보시면 됩니다.

안녕하세요.유전자 조작 식품(GMO)은 오랜 기간 동안 논란이 되어온 주제이지만, 현대 과학계에서는 대부분의 GMO 식품이 안전하다고 평가되고 있습니다. 유전자 조작 식품(GMO)은 특정 유전자를 의도적으로 삽입하거나 제거하여, 식물이 해충에 강하거나, 병에 저항성이 있거나, 영양소가 강화된 특징을 갖도록 만든 식품인데요, Bt옥수수는 해충이 먹으면 죽도록 하는 단백질 유전자 삽입했으며 황금쌀(Golden Rice)는 비타민 A 전구체인 β-카로틴이 풍부하도록 조작한 것입니다. 세계보건기구인 WHO에서는 현재까지 상용화된 GMO 식품은 건강에 해롭다는 과학적 증거가 없다고 명시하고 있으며, 미국 식품의약국에서도 GMO 식품은 일반 식품과 동등한 안전성을 가진다고 평가하고 있습니다. 즉, 현재까지 시판 중인 GMO 식품은 과학적으로 ‘안전하다’는 것이 주류 학계의 결론입니다. 이러한 유전자 조작 식품이 건강에 해롭다고 주장하는 측에서는 알레르기 유발 가능성을 제기하는데요, 새로운 단백질이 알레르기를 유발할 수 있다는 우려는 있으나, GMO는 상용화 전 반드시 알레르기 검사를 거칩니다. 또한 유전자를 삽입하면 다른 유전자에 영향을 줄 수 있다는 우려. 그러나 정밀한 분자 생물학 기술과 후속 평가로 위험성은 크게 낮춰지게 됩니다.

안녕하세요.사람이 나이가 들수록 잠이 줄어들고, 자주 깨는 현상은 단순한 습관 변화가 아니라, 뇌 구조의 변화, 호르몬 분비의 감소, 그리고 생체리듬(일주기 리듬)의 변화가 복합적으로 작용하는 생리학적 과정인데요, 나이가 들면 수면을 조절하는 뇌 영역에서 구조적·기능적 변화가 일어납니다. 우선 뇌의 시상하부가 노화되는데요, 뇌의 시상하부에는 수면·각성 리듬을 조절하는 ‘시교차핵(SCN, suprachiasmatic nucleus)’이라는 부위가 있으며, 이 부위는 생체 시계를 담당하는 핵심 구조인데, 노화되면 빛 신호에 대한 민감성이 떨어지고, 리듬의 정확성도 감소합니다. 또한 젊은 사람은 깊은 수면 단계에서 슬로우 웨이브(slow wave sleep, NREM 3단계)가 많이 나타나지만, 노인이 될수록 이 깊은 수면 뇌파가 줄어들어, 수면의 질이 낮아지고 쉽게 깨어납니다. 호르몬적으로도 많은 변화가 나타나는데요, 멜라토닌은 수면을 유도하는 호르몬으로, 뇌의 송과선에서 분비되며, 어두워지면 분비가 증가하는데요, 노화와 함께 멜라토닌 분비량이 감소하고, 분비 시점도 불규칙해져 잠드는 시간이 늦거나 불안정해집니다. 또한 성장호르몬은 깊은 수면 중에 많이 분비되며 회복에 관여하는데, 노년기에는 거의 분비되지 않으며, 반대로 코르티솔(스트레스 호르몬)은 아침에 높아지고 밤에 낮아져야 하는데, 노화로 조절이 흐트러져 밤에도 깨어 있게 만듭니다. 게다가 노년기에는 생체 리듬이 앞당겨지는 경향이 있으며 즉, 일찍 졸리고 일찍 깨어나는 패턴(아침형)으로 변화하며, 총 수면 시간이 짧아집니다. 게다가 빛에 대한 민감도도 떨어져 외부 환경에 따른 리듬 조절이 어려워지고, 수면 사이클이 쉽게 흐트러집니다.

안녕하세요.생물다양성협약 제2조에 따르면 생물다양성(Biological diversity; Biodiversity)이란 “육상·해상 및 그 밖의 수중생태계와 이들 생태계가 부분을 이루는 복합생태계 등 모든 분야의 생물체간의 변이성을 말하며, 이는 종내의 다양성, 종간의 다양성 및 생태계의 다양성을 포함”라고 정의되고 있는데요, 즉 지구상의 생물종(Species)의 다양성, 생물이 서식하는 생태계(Ecosystem)의 다양성, 생물이 지닌 유전자(Gene)의 다양성을 총체적으로 지칭하는 개념입니다. 생물다양성이 중요한 이유는 생태계의 안정성 유지에 도움이 되기 때문인데요, 다양한 종이 각기 서로 다른 역할(생산자, 소비자, 분해자 등)을 하기 때문에, 하나가 사라져도 생태계가 무너지지 않습니다. 예를 들어서 토양 속 미생물이 죽으면 식물 생장이 줄고, 그로 인해 곤충과 동물들이 영향을 받을 수 있고 다양성이 높을수록 이런 충격에 강해지게 됩니다. 또한 다양한 유전적 특성을 가진 생물들은 질병, 가뭄, 기후변화에도 일부가 살아남아 번식할 수 있어 자연의 회복 능력이 높아집니다. 또한 꽃가루받이(수분) 해주는 벌, 토양을 비옥하게 만드는 지렁이, 해양 플랑크톤의 산소 생산 등은 모두 인류가 공짜로 받는 생태계의 서비스인데요, 생물 다양성이 무너지면 이러한 현상이 없어지게 됩니다. 따라서 생물다양성이 중요하다고 할 수 있겠습니다.

안녕하세요.담비가 지리산 최강 포식자다라는 주장은 생태학적 의미에서 '최상위 포식자(top predator)'로서의 상대적 개념에서 나오는 말이며, 체급이나 절대적인 힘이 아닌 ‘먹이사슬의 꼭대기’라는 생태적 지위를 의미하는 경우가 많은데요, 이때 최상위 포식자란 자연 상태에서 자신을 잡아먹는 포식자가 없는 생물을 말하며, 생태계 먹이사슬의 가장 꼭대기에 있는 종으로 꼭 ‘몸집이 가장 크다’거나 ‘힘이 가장 세다’는 의미는 아닙니다. 과거 한국에는 호랑이, 표범, 늑대 같은 대형 포식자가 존재했지만, 현재는 모두 멸종 또는 실질적 절멸 상태인데요 즉, 현재 한국의 산림 생태계에는 대형 육식성 포식자군이 비어 있는 상태입니다. 이로 인해 생태학자들이 말하는 상대적인 ‘최상위 포식자’의 위치를현재는 담비와 수리부엉이, 삵, 담비 등이 나눠 맡고 있다고 볼 수 있습니다.

안녕하세요.네, 연가시(학명: Nematomorpha, 흔히 'horsehair worm')는 주로 곤충에 기생하는 기생생물인데요 특히 사마귀, 메뚜기와 같은 절지동물, 특히 육상 곤충류에 기생하는 경우가 많습니다. 이들은 대부분 수분이 많은 습한 환경에서 활동하고, 연가시의 생활사에 필요한 물 근처로의 이동 가능성이 있는 곤충인데요, 연가시는 수생(물에서 사는) 기생 생물이지만, 알에서 깨어난 유충이 먹히거나 흡착되어 육상 곤충의 몸 안에서 자라다가, 성체가 되면 숙주의 행동을 조종하여 물로 뛰어들게 만든 후, 몸 밖으로 빠져나와 물에서 번식하는 매우 특이한 생활사를 가집니다. 즉, 육상 + 수생을 잇는 중간 매개체로서 곤충이 최적의 숙주인 것입니다.