답변 내역

안녕하세요.질문해주신 닭의 부화 방식(자연부화 vs. 인공부화)에 따라 병아리의 성장 과정과 사회성에 차이가 나타날 수 있는지, 그리고 태어나기 전 학습 가능성에 대해 말씀드리자면 우선 생리적 성장(체중, 발육 속도)은 알 내부의 영양분과 부화 환경(온도·습도)이 결정적이라, 적절한 인공부화기 관리가 이루어진다면 크게 차이는 없지만 다만, 자연부화의 경우 어미가 지속적으로 미세한 온도 조절과 습도 조절, 알 굴리기를 해주므로, 부화율이나 초기 건강 상태에서 약간의 우위가 보고되기도 합니다. 자연부화 병아리는 어미닭이 함께 있기 때문에, 부화 직후부터 따라다니기(imprinting)가 자연스럽게 어미에게 형성되는데요 어미로부터 먹이 선택, 경계 행동, 사회적 소통을 직접 학습하며 따라서 사회성, 스트레스 적응력에서 상대적으로 안정된 모습을 보입니다. 반면에 인공 부화 병아리는 어미닭의 존재가 없으므로, 부화 직후 처음 보는 대상(사람, 사물, 다른 병아리)에 각인(imprinting)할 수 있는데요 이 과정에서 동족에 대한 사회성 발달이 자연부화 병아리에 비해 다소 부족할 수 있고, 스트레스 반응이 더 민감하다는 연구 결과가 있습니다. 다만, 부화 직후부터 또래 병아리들과 함께 기르면 사회성 부족은 어느 정도 보완됩니다. 또한 알 속 병아리(배아)는 배발생 후기(특히 18일차 이후)에 이미 청각기관이 발달하는데요 이 시기에 어미닭이 내는 꼬꼬댁 소리, 알을 두드리는 소리, 주변 환경의 진동을 감지할 수 있으며 연구에 따르면, 알 속에서 특정 소리에 반복적으로 노출된 병아리는 부화 후 해당 소리에 더 빠르게 반응하거나 선호하는 경향을 보입니다. 즉, 알 속 시기에도 청각 기반의 학습(태내 학습, prenatal learning)이 가능하다고 할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 “언제쯤 암이 완전히 정복될까?” 하고 궁금해하시는데, 현재 연구 흐름을 보면 2040년대쯤이면 지금보다 훨씬 효과적이고, 부작용이 적은 항암치료가 가능해질 가능성은 높습니다만 ‘완전 정복’보다는 ‘부분 정복’, 즉 암을 만성질환처럼 관리할 수 있는 시대가 될 가능성이 더 현실적이라고 할 수 있습니다. 우선 정밀의학이 발달되면서 환자 개개인의 유전체, 단백질, 종양 특성을 분석하여 맞춤형 치료제가 등장하게 되면서 불필요한 약물 사용이 줄어 부작용 최소화 가능해지고 있습니다. 또한 면역항암제가 개발되고 있는데요, 면역세포를 활성화시켜 암세포만 골라 제거하면서 일부 암(폐암, 흑색종 등)에서는 기존 항암제보다 훨씬 좋은 효과를 나타내고 있으며 앞으로 적용 가능한 암 종류가 늘어날 전망입니다. 하지만 완전 정복(암 발생 자체를 100% 막고 모두 치료) 은 아직 어려울 수 있는데요, 이는 암은 종류가 매우 다양하고, 변이가 워낙 빠르기 때문입니다. 그러나 조기 발견 + 맞춤형 치료 + 면역치료가 결합되면, 치료 성공률은 지금보다 훨씬 높아지고 재발률은 낮아지고 부작용도 현저히 줄어들게 될 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 질문해주신 심해 생태계는 빛이 닿지 않는 곳이 많기 때문에 광합성이 불가능하고, 그 대신 화학합성 세균(chemosynthetic bacteria) 과 고세균(archaea) 이 1차 생산자의 역할을 담당하는데요, 심해 열수 분출공(hydrothermal vent)이나 한랭 용출대(cold seep) 같은 곳에서 무기물(황화수소, 메탄, 철, 암모니아 등)을 산화해 에너지를 얻는데 이 에너지로 CO₂를 환원시켜 유기물을 합성하며 심해 생태계의 먹이사슬 기반(기초 생산자) 역할을 하게 됩니다. 또한 대형 생물(심해조개, 관벌레 등)과 공생하기도 합니다. 주요 대사 경로로는 황이나 철, 메탄 등을 산화하는 경로이며 이들이 ATP를 만들어 Calvin-Benson cycle 이나 Reverse TCA cycle 같은 고정 경로로 CO₂를 유기탄소로 전환합니다. 이러한 환경에서 고세균은 극한 환경(고온, 고염, 무산소 심해)에서도 생존할 수 있으며 심해에서 특히 메탄 생성(methanogenesis) 과 암모니아 산화(ammonia oxidation) 의 핵심적인 역할을 하는데요, 따라서 심해의 탄소 순환 및 질소 순환에 기여하게 됩니다. 따라서 이 두 그룹이 없으면, 심해 생태계는 광합성 없는 환경에서 에너지를 공급받을 수 없고, 대형 생물도 공생 없이 살아갈 수 없는만큼 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.광학현미경에서 배율을 높여 1000배 정도로 세포를 관찰하려면 이머전 오일(Immersion oil) 을 사용해야 하는데, 오일을 쓰면 단순히 확대만 되는 것이 아니라 해상도(Resolution)가 좋아지는데요, 현미경의 해상도는 주로 아래 두 요인에 의해 결정되는데, 빛의 파장과 굴절률입니다. 대물렌즈와 시료 사이가 공기일 경우, 빛은 시료에서 공기(굴절률 ≈ 1.0)를 지나면서 굴절되기 때문에 일부 빛이 렌즈로 들어가지 못하고 손실되는데요, 이 때문에 집광력이 제한되고 NA(개구수)가 낮아지며 해상도가 떨어지게 됩니다. 이때 이머전 오일의 굴절률은 약 1.51, 즉 유리(슬라이드글라스, 커버글라스)와 거의 동일한데요 따라서 빛이 시료로부터 커버글라스, 오일, 대물렌즈 로 지나갈 때 굴절이 최소화되는데요, 결과적으로 더 많은 빛이 대물렌즈로 들어오게 되고, NA가 커지게 되며 NA가 커지면 분모가 커져서 d 값(분해능)이 작아져서 더 세밀한 구조를 구분할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.“암 정복”은 사실 과학·의학계에서도 오래 전부터 가장 큰 목표 중 하나인데요, 지금도 연구가 엄청 빠르게 발전하고 있고, 말씀해주신 2050년쯤이면 현재보다 훨씬 더 암 치료가 정밀하고 안전해질 가능성이 높습니다. 환자마다 다른 유전자 변이를 분석해 맞춤형 항암제를 쓰는 시대가 이미 시작되었으며, 면역 체크포인트 억제제(PD-1, CTLA-4 차단제), CAR-T 세포 치료 등으로 기존에 치료가 어려운 암도 반응하는 사례가 늘고 있는데요, 또한 HPV 백신처럼 예방 목적의 백신은 이미 존재. 최근에는 환자의 종양 유전자를 분석해 개인 맞춤형 치료 백신을 개발하는 임상시험도 진행 중입니다. 완전한 의미의 “암 정복” (즉, 모든 암을 완전히 예방·치료) 은 어려울 수 있지만, 많은 암은 만성질환처럼 관리 가능한 수준으로 바뀔 가능성이 큰데요, 특히 조기 진단 기술과 맞춤 치료법이 발전해서, 암으로 인한 사망률은 지금보다 훨씬 낮아질 것으로 예상되고 있으며, 일부 암(폐암, 췌장암 같이 공격적인 암)도 새로운 면역·유전자 치료로 치료율이 많이 오를 수 있습니다. 또한 특정 바이러스 감염으로 생기는 암(자궁경부암, 간암 등)은 이미 예방 가능하며 환자 개개인의 암세포 특이 항원을 이용한 mRNA 백신 같은 것이 연구 중 → 코로나 백신처럼 빠른 개발 플랫폼이 마련되어있으며, 2050년쯤에는 “내 암세포만 골라 공격하는 개인 맞춤형 백신” 이 흔해질 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 질문해주신 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)은 흔히 그람양성균 계열에 속하지만, 일반적인 그람염색으로는 잘 보이지 않고, 대신 카르볼 푹신(carbol fuchsin) 같은 항산성 염색법(예: 지일-닐슨 염색, Ziehl–Neelsen stain)으로 염색되는데요, 결핵균은 세포벽에 마이콜산(mycolic acid)이라는 긴 사슬의 지방산을 다량 포함하고 있습니다. 이 마이콜산 때문에 세포벽이 두껍고, 밀랍처럼 소수성·방수성을 띠며, 그 결과 일반적인 수용성 염색액(그람염색 등)이 잘 침투하지 못합니다. 카르볼 푹신은 지용성 염료이며, 가열하면서 처리하면 세포벽의 밀랍층 속으로 강제로 스며드는데요, 일단 침투하면 마이콜산과 강하게 결합해서 세포벽 안에 남아있게 됩니다. 따라서 이후 강한 산성 알코올 용액으로 탈색을 시도해도, 일반 세균은 염색이 쉽게 빠지지만, 결핵균은 마이콜산 때문에 염색이 빠지지 않고 붉은색(카르볼 푹신색)을 유지합니다. 그래서 "산에 견디는 성질"을 가지고 있기 때문에 이를 항산성이라고 부릅니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 것처럼 아밀로오스와 아밀로펙틴은 둘 다 녹말에 속하지만 요오드(I₂/KI 용액)와 반응할 때 서로 다른 색을 나타내는데요, 우선아밀로오스의 구조적 특징은 α-1,4 글리코시드 결합만으로 이루어진 직선형 사슬 다당류라는 점이고, 수용액에서 긴 사슬이 나선형(helix) 구조를 형성하기 때문에 요오드 분자는 직선형 사슬이 만든 나선의 내부 공간에 들어가 안정적으로 포획됩니다. 이때 요오드 분자들이 나선 속에서 배열되면서 전자적 상호작용을 일으켜, 전자전이가 가능한 착물(complex)이 형성되며 이 복합체가 빛을 흡수하면서 특징적인 청남색(푸른색)을 띠게 됩니다. 반면에 아밀로펙틴은 α-1,4 결합으로 이루어진 기본 사슬에 더해, 일정 간격으로 α-1,6 결합에 의한 가지(branch)가 붙어 있는데요, 가지가 많아 전체적으로 덩어리진 불규칙한 구조로 가지 때문에 길고 규칙적인 나선 구조가 잘 형성되지 않으므로, 요오드 분자가 안정적으로 포획되지 못하게 되며 따라서 강한 청색은 나타나지 않고, 보통 적갈색 ~ 갈색에 가까운 색을 띠게 됩니다. 즉 아밀로오스는직선형우노 규칙적 나선 구조 형성하고 요오드가 나선 속에 들어가 안정적 착물 형성하면서 청남색을 띠는 것이지만 아밀로펙틴은 가지 구조로 불규칙적 배열, 짧은 나선만 형성하기 때문에요오드가 안정적으로 들어가지 못하면서 적갈색 내지 갈색을 띠는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 말씀해주신 것과 같이 안녕하세요. 글리옥시좀(glyoxysome)은 유식물(막 싹이 튼 어린 식물)에서만 관찰되는 독특한 세포소기관인데요, 이는 시간이 지나면 퍼옥시좀(peroxisome)으로 전환됩니다. 이때 글리옥시좀은 퍼옥시좀의 특수화된 형태인데요 주된 역할은 지질운 당으로 전환하는 글리옥실산 회로(glyoxylate cycle) 수행입니다. 즉 식물 종자, 특히 기름을 많이 저장한 종자(예: 해바라기, 유채, 피마자 등)에서는 발아 초기에 에너지원이 대부분 중성지방(triacylglycerol) 형태로 저장되어 있는데요, 글리옥시좀은 이 저장지방을 분해하여 생성된 아세틸-CoA를 TCA 회로가 아닌 글리옥실산 회로로 돌려 숙신산(succinate) 등의 중간체를 만들고, 이것을 미토콘드리아와 세포질을 거쳐 포도당(탄수화물) 합성에 사용하도록 합니다. 즉, 글리옥시좀은 지방을 탄수화물 전환을 가능하게 해 어린 식물이 광합성을 시작하기 전까지 생존할 수 있게 하는 기관인 것입니다. 따라서 발아 초기 유식물이 글리옥시좀을 갖는 이유는 광합성 전 에너지원 확보인데요, 발아 직후 유식물은 아직 잎이 작거나 엽록소가 발달하지 않아 광합성을 통한 에너지 생산이 불가능합니다. 따라서 종자에 저장된 기름을 글리옥시좀을 통해 포도당으로 전환하여 호흡 기질과 구조적 재료(세포벽 합성 등)로 사용합니다. 즉 단순히 ATP만 필요한 것이 아니라, 빠른 세포 분열과 신장 성장에 필요한 포도당, 자당 등 탄소원을 공급해야 하는데, 글리옥시좀은 이를 가능하게 하는 핵심 대사기관입니다. 이러한 유식물이 일정 수준 자라 엽록체가 발달하고 광합성을 시작하면 더 이상 저장지방을 포도당으로 바꿀 필요가 없기 때문에 이 시점부터는 광합성을 통해 탄수화물을 직접 얻을 수 있기 때문에 글리옥시좀의 기능은 불필요해집니다. 대신 세포 내에서 퍼옥시좀은 광합성과 호흡과 밀접히 연결된 광호흡(photorespiration), 과산화수소 분해, 지질 대사 등 일반적인 대사 기능을 담당합니다. 따라서 글리옥시좀은 구조적으로 퍼옥시좀으로 전환되거나 흡수되어 사라지고, 대신 광합성 조직에 적합한 퍼옥시좀이 유지되는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 어린 시기에 나타나는 갈색지방(brown adipose tissue, BAT)의 존재 이유와 그것이 백색지방(white adipose tissue, WAT)과 어떻게 다른지 설명드리자면 우선 갈색지방의 역할은 열 생산(비떨림성 열발생, non-shivering thermogenesis)인데요, 세포 안에 작은 지방 방울이 여러 개(multilocular lipid droplets) 있으며, 미토콘드리아가 매우 많습니다. 이때 미토콘드리아 내막에 UCP1(uncoupling protein 1) 존재하며 산화적 인산화 과정에서 ATP 대신 열을 발생시키는데요, 미토콘드리아의 시토크롬과 풍부한 혈류 때문에 갈색을 띠는 것입니다. 어린 시기에 갈색지방이 필요한 이유는 체온 조절 능력 부족때문인데요, 신생아와 영아는 피부 면적 대비 체표면적이 넓어 열 손실이 빠르지만 근육량이 적어 떨림(shivering)에 의한 열 발생이 제한적이며 따라서 갈색지방의 비떨림성 열발생이 중요한 체온 유지 수단이 되는 것입니다. 또한 자궁 안은 일정한 온도(약 37℃)지만, 출생 직후 외부 환경은 훨씬 차갑기 때문에 이 급격한 온도 변화에 대응하기 위해 갈색지방이 빠르게 활성화되어 열을 생산합니다. 이외에도 영아 시기에는 에너지 대사가 빠르고, 모유 등에서 공급되는 지방을 곧바로 열 생산에 활용할 수 있으며 변온동물(예: 겨울잠 다람쥐)의 경우, 겨울잠을 자는 다람쥐도 갈색지방을 많이 보유하는데요, 이는 체온이 크게 떨어졌다가 각성할 때, 갈색지방에서 발생하는 열이 핵심 역할을 합니다. 즉, 갈색지방은 추운 환경에서 체온을 빠르게 회복하고 유지하는 데 필수적인 것입니다. 감사합니다.