답변 내역

안녕하세요.사막과 같은 고온 건조한 극한 환경에서 낙타가 생존할 수 있는 원리는 몇 가지 특징을 가지고 있기 때문입니다. 우선 낙타의 혹에는 물이 아니라 지방이 저장되어 있는데요, 이 지방은 에너지 저장의 역할을 할 뿐만 아니라, 대사 과정에서 중요한 의미를 갖습니다. 지방 1 g이 산화될 때 이산화탄소와 함께 대사수가 생성되는데, 이는 사막처럼 외부 수분 공급이 거의 없는 환경에서 매우 중요한 내부 수분원이 되며 즉, 혹의 지방은 에너지와 물을 동시에 생산할 수 있는 생화학적 저장고라고 볼 수 있습니다.중요한 특징은 수분 손실을 극도로 억제하는 체온 조절 전략인데요, 대부분의 포유류는 체온이 조금만 올라가도 땀을 흘려 열을 방출하지만, 낙타는 낮 동안 체온을 34~41℃까지 허용합니다. 이렇게 체온 변동 폭을 크게 가져가면 낮에 땀을 거의 흘리지 않아도 되고, 밤에 외부 온도가 떨어질 때 저장된 열을 자연스럽게 방출할 수 있으며 이 전략 덕분에 증발에 의한 수분 손실을 최소화할 수 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.고양이의 뇌와 척수 회로는 단순 반사 수준에서 이미 상당한 운동 출력을 만들어낼 수 있도록 발달해 있는데요 즉, 뱀이 고개를 들거나 근육을 수축하는 아주 미세한 전조 신호만 포착해도, 대뇌의 복잡한 판단을 거치기 전에 척수 반사와 소뇌 조절을 통해 즉각적인 회피 동작이 나옵니다. 이 때문에 인간 눈에는 보고 나서 피한 것이 아니라 공격 전에 이미 움직인 것처럼 보일 수 있습니다. 근육 구성과 관절 구조가 민첩성에 큰 역할을 하는데요, 고양이는 전체 근육 중에서 속근의 비율이 매우 높습니다. 속근은 지구력은 낮지만, 수축 속도가 빠르고 순간적인 힘을 크게 낼 수 있는 근육으로, 잽을 날리거나 번개처럼 뒤로 빠지는 동작에 최적화되어 있습니다. 여기에 더해 고양이의 어깨뼈는 몸통에 고정되어 있지 않고 근육으로만 연결되어 있어, 앞다리의 가동 범위가 매우 넓습니다. 이 구조 덕분에 공격, 회피, 균형 조절을 동시에 수행할 수 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.우선 단풍나무는 열매가 생기는 식물인데요, 다만 우리가 흔히 떠올리는 사과나 감처럼 살이 두툼한 열매가 아니라, 날개가 달린 건과 형태의 열매를 만들어서 잘 눈에 띄지 않을 뿐입니다.식물의 번식 방식은 크게 종자를 이용하는 유성생식과 무성생식으로 나뉘며 열매는 유성생식 과정의 결과물로, 수정이 끝난 뒤 씨앗을 보호하고 퍼뜨리기 위해 발달한 구조입니다. 하지만 모든 식물이 반드시 열매를 만들 필요는 없는데요 먼저, 겉으로 보기엔 열매가 없는 것처럼 보이지만 실제로는 종자를 만드는 식물이 있습니다. 단풍나무가 대표적인 예인데, 단풍나무는 꽃이 핀 뒤 시과라는 열매를 형성하며 이 열매는 두 개의 씨앗에 얇은 날개가 달린 구조로, 바람을 타고 멀리 퍼질 수 있도록 진화했습니다. 아예 열매를 만들지 않는 식물도 있는데요, 이들은 주로 씨앗 자체를 만들지 않거나, 수정 방식이 다른 식물군입니다. 대표적으로 양치식물은 열매는 물론 씨앗도 만들지 않고, 포자를 이용해 번식하는데요, 포자는 매우 작고 가벼워 바람이나 물을 통해 퍼지며, 발아 후 전혀 다른 형태의 배우체를 거쳐 다시 새로운 개체를 형성합니다. 이 방식은 꽃식물이 등장하기 이전부터 존재하던 매우 오래된 번식 전략입니다. 감사합니다.

안녕하세요.벨루가는 겉으로 보기에는 귀가 전혀 없어 보이지만 이들은 공기와 물이라는 서로 다른 매질에서 발생한 소리를 모두 감지할 수 있도록, 머리뼈와 지방 조직을 이용한 특수한 음향 전달 경로를 갖추고 있습니다.벨루가를 포함한 고래류에는 사람처럼 바깥으로 돌출된 귓바퀴가 없는데요 대신 눈 뒤쪽 피부 속에 매우 작은 외이 개구부가 남아 있으며, 이 구멍은 겉으로 거의 보이지 않습니다. 그러나 실제로 소리를 감지하는 핵심 경로는 귀구멍이 아니라, 아래턱과 그 안에 채워진 지방 조직인데요 이 지방층은 물속의 음파를 잘 전달하는 성질을 가지고 있고, 음파가 들어오면 진동을 내이로 직접 전달합니다.물속에서는 소리가 공기보다 약 4배 빠르고 효율적으로 전달되기 때문에, 벨루가는 물속에서 발생한 미세한 음향 변화도 아래턱을 통해 매우 정밀하게 감지할 수 있습니다. 특히 이 턱 지방 조직은 일종의 음향 렌즈처럼 작용하여 특정 방향의 소리를 증폭하고, 그 진동을 양쪽 귀뼈로 전달합니다. 이 덕분에 벨루가는 먹잇감이 내는 미세한 소리나, 수십 킬로미터 떨어진 동료의 신호까지도 감지할 수 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.신경을 따라 전달되는 전기 신호는 신경세포 막을 사이에 둔 이온 농도 변화가 연속적으로 재현되는 생물학적 전기 현상인데요 신경세포는 Na⁺/K⁺ 펌프의 작용으로 세포 밖에는 나트륨 이온이 많고 세포 안에는 칼륨 이온이 많은 상태를 유지하며, 이로 인해 세포막에는 약 –70mV의 전위차, 즉 휴지막 전위가 형성됩니다. 이때 외부 자극이나 다른 신경으로부터의 신호가 들어오면 세포막의 전압의존성 나트륨 통로가 열리면서 나트륨 이온이 급격히 세포 안으로 유입되고, 막전압은 순간적으로 +30mV 근처까지 상승합니다. 이 급격한 전압 변화가 바로 활동전위이며, 이것이 신경에서 말하는 전기 신호입니다. 활동전위가 발생한 부위의 인접한 막도 연쇄적으로 자극을 받아 동일한 과정이 반복되면서, 전압 변화는 파도처럼 축삭을 따라 이동합니다. 이때 실제로 전자가 길게 이동하는 것이 아니라, 각 지점에서 이온의 이동으로 동일한 전압 변화가 새롭게 만들어지는 방식으로 신호가 전달됩니다.전압이 최고치에 도달하면 나트륨 통로는 닫히고 칼륨 통로가 열리면서 칼륨 이온이 세포 밖으로 빠져나가 전압이 다시 음전하 상태로 돌아가게 되는데, 이를 재분극이라고 합니다. 이후 Na⁺/K⁺ 펌프가 작동하여 이온 분포를 다시 원래 상태로 회복시킴으로써 다음 신호를 준비합니다. 이러한 과정이 매우 빠르게 반복되면서 신경 신호는 한 방향으로 전달되며, 특히 수초로 덮인 신경에서는 전압 변화가 결절 사이를 도약하듯 이동하여 더욱 빠른 전도 속도를 나타냅니다.이때 뇌는 이 전기 신호의 크기보다는 활동전위가 얼마나 자주, 어느 신경 경로에서 발생하는지를 해석하여 감각과 운동, 사고와 감정 같은 다양한 정보를 구분합니다. 결국 모든 감각과 생각, 움직임은 이온의 미세한 이동이 만들어내는 전기적 패턴을 뇌가 의미로 번역한 결과라고 할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.줄기세포란 자기 자신으로 계속 분열할 수 있고 다른 종류의 세포로 분화할 수 있는 미분화 세포를 말하는데요, 줄기세포의 핵심 능력은 크게 두 가지입니다. 첫번째는 자가 재생 능력으로 계속 복제되어 줄기세포 상태를 유지하며 두번째는 분화로 필요에 따라 뼈, 연골, 근육, 피부, 신경세포 등으로 변하게됩니다.줄기세포 중 배아줄기세포는 거의 모든 세포로 분화 가능하지만 윤리성이나 종양 위험 때문에 임상 사용은 매우 제한적이며 성체줄기세포는 대표적인 것이 골수 줄기세포, 지방 줄기세포, 제대혈 줄기세포이며 무릎, 피부, 노화 치료에 쓰인다는 것은 대부분 지방 유래 중간엽 줄기세포(MSC) 입니다.줄기세포는 관절에 주입되면 항염증 물질, 성장인자, 조직 재생 신호물질을 대량으로 분비하여 손상 조직의 자가 회복 환경을 조성합니다. 즉, 줄기세포가 연골이 되는 것은 아니며 주변 세포들이 다시 회복하도록 조절자 역할을 합니다.다만 연골이 완전히 닳은 경우는 재생이 거의 불가하고 염증이 주원인인 초기 퇴행성 관절염에 효과가 있으며 체중, 관절 변형, 연골 손상 정도에 따라 큰 차이 발생합니다. 그래서 과학적으로는 통증 감소와 염증 완화에는 도움, 구조 재생은 제한적이라고 볼 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.인간은 모든 생명체 전체로 보면 상위권은 아니지만, 포유류 안에서는 매우 상위권에 속하는 장수 종이라고 할 수 있습니다. 곤충, 어류, 양서류, 파충류, 식물, 해양무척추동물까지 포함하면, 인간의 평균 수명인 약 80년은 그리 긴 편이 아닙니다. 예를 들어, 그린란드상어는250~400년, 대왕조개는 200년 이상, 물벼룩형 자포동물인 히드라는 노화가 거의 없는 생물학적 불사에 가깝다고 알려져 있는데요 이처럼 노화 자체가 거의 없거나 매우 느린 생물이 존재하기 때문에, 모든 생명체 기준에서는 인간은 중간 수준에 가깝습니다.하지만 포유류 안에서 보면 이야기가 완전히 달라지는데요, 일반적으로 포유류는 몸무게가 클수록 수명이 길어지는 경향이 있습니다. 그런데 인간은 몸무게 60~70kg 정도의 포유류 치고는 오래 살머 체중 대비 수명으로 보면 인간은 포유류 중 최상위권이며, 심지어 코끼리와 비슷한 수준입니다. 감사합니다.

안녕하세요.미꾸라지나 장어의 표면은 다른 어류에 비해서 미끄러운데요, 이는 피부에서 다량으로 분비되는 점액 때문입니다. 미꾸라지와 장어의 표피에는 점액세포가 매우 밀집되어 있으며, 이 세포들이 끊임없이 점액을 분비하는데요, 이 점액은 주로 뮤신이라는 고분자 당단백질로 이루어져 있어 물과 결합하면 젤처럼 매우 미끄러운 성질을 띱니다. 우리가 손으로 잡을 때 미끄럽게 느껴지는 것은 이 점액층 때문입니다. 이들이 많은 점액을 분비하는 이유는 서식 환경과 이동 방식과 관련이 있습니다. 미꾸라지는 논바닥이나 진흙 속, 장어는 바위 틈이나 하천 바닥처럼 마찰이 큰 환경에서 몸을 비틀며 이동하는데요 이때 두꺼운 점액층은 일종의 윤활제 역할을 하여, 몸과 주변 환경 사이의 마찰을 줄이고 에너지 소모를 최소화합니다. 즉 이때 점액이 없다면 피부가 쉽게 손상되었을 것입니다. 또한 미꾸라지나 장어는 몸 형태가 길고 근육질이며, 점액까지 많기 때문에 포식자가 물거나 붙잡더라도 쉽게 빠져나올 수 있습니다. 이는 단단한 비늘이나 가시 대신 선택된 생존 전략으로, 실제로 점액이 많은 어류일수록 포식 성공률이 낮아지는 경향이 관찰됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.대부분의 건강한 사람에게서 효소를 먹는 것은 생물학적으로 큰 이점을 주지 못하는 경우가 많습니다. 우리가 외부에서 섭취하는 소화효소인 아밀레이스, 프로테아제, 리파아제 등은 모두 단백질로 이루어져 있는데요, 이 단백질은 입으로 들어오면 위에 도달하게 되는데, 위는 pH 1~2의 강한 산성 환경이며 펩신이라는 단백질 분해 효소가 작동합니다. 이 환경에서는 외부에서 섭취한 효소도 예외 없이 아미노산이나 작은 펩타이드로 분해됩니다. 하지만 효소를 먹으면 소화가 잘되는 느낌이 들 수 있는데요 일부 소화효소 제품은 위에서 완전히 분해되기 전에 음식물과 함께 작용하여, 위나 초기 소장 단계에서 일시적으로 소화 속도를 보조할 수 있습니다. 예를 들어 락타아제는 유당을 포도당과 갈락토오스로 분해하는데, 유당불내증이 있는 사람에게는 체내 락타아제가 부족하기 때문에 외부에서 보충했을 때 실제로 증상이 완화됩니다. 이 경우는 생물학적으로 명확한 이점이 존재한다고 볼 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.습지란 물기가 있는 축축한 땅을 말하며 영구적으로 또는 일시적으로 습윤한 상태를 유지하고, 이와 같은 환경에 적응된 식생이 서식하는 장소를 말합니다. 습지는 과거에 오랫동안 쓸모없는 땅, 개발 대상지로 인식되어 왔는데요, 물이 고여 있고 농사나 건축에 불리하다는 이유로 매립되거나 배수되어 논, 공단, 주거지로 바뀌는 경우가 많았습니다. 그러나 20세기 후반 이후 생태학, 수문학, 기후과학 연구가 축적되면서 습지가 단순한 물웅덩이가 아니라 생태계 서비스의 핵심 공간이라는 사실이 분명해졌습니다. 습지 보전이 중요한 가장 큰 이유는 습지는 육지와 물의 경계에 위치한 생태계로, 환경 변화가 크기 때문에 여기에 적응한 생물들이 매우 다양하기 때문입니다. 양서류, 수서곤충, 철새, 수생식물 등 많은 종이 습지 없이는 생존할 수 없습니다. 특히 철새의 중간 기착지로서 습지는 국제적으로도 매우 중요하기 때문에, 하나의 습지가 사라지면 여러 국가의 생태계에 연쇄적인 영향을 미치게 되는 것입니다.또한 습지의 토양과 식물은 질소, 인, 중금속, 미세 오염물질을 흡착하거나 미생물 분해 과정을 통해 제거합니다. 즉, 습지는 자연적인 정수장과 같은 역할을 하며, 하천과 바다로 오염 물질이 직접 유입되는 것을 막아 주는데요, 이 기능은 인공 시설로 대체하려면 막대한 비용이 들기 때문에, 경제적 관점에서도 습지 보호가 합리적이라는 인식이 확산되었습니다. 감사합니다.