답변 내역

안녕하세요.지문이란 것은 개인을 식별할 때 가장 많이 사용되는 생체 정보 중 하나이며, 쌍둥이라 하더라도 지문은 동일하지 않습니다. 특히 유전적으로 거의 동일한 일란성 쌍둥이라고 할지라도 지문은 서로 다르게 형성됩니다.지문은 태아가 자궁 속에서 약 임신 10~16주 사이에 형성되기 시작하는데요, 이 시기에 손가락 끝의 피부는 표피와 진피 사이에서 미세한 주름 구조가 만들어지는데, 이 주름이 바로 지문의 기본 구조라고 보시면 됩니다. 이 과정은 유전자의 영향을 받지만 동시에 태아가 자궁 속에서 받는 양수의 흐름이나, 혈류 변화, 태아의 손 위치와 같은 미세한 환경 요인에도 크게 영향을 받기 때문에 지문 능선의 세부 패턴에 변화가 발생하는 것입니다. 특히나 일란성 쌍둥이는 같은 수정란에서 출발하기 때문에 유전자는 거의 동일하다고 볼 수 있지만, 자궁 안에서의 미세한 물리적 환경은 완전히 동일할 수 없습니다. 그래서 아치형, 루프형, 소용돌이형과 같이 지문의 기본적인 형태는 비슷하게 나타날 수 있지만, 능선의 갈라짐이나 끝나는 위치 같은 세부 특징은 서로 다르게 형성됩니다. 따라서 미세한 차이 때문에 법의학에서는 쌍둥이라도 지문으로 충분히 구별할 수 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.집 안에서 거미가 매우 오랫동안 살아가는 사례가 관찰될 수 있는데요, 다만 같은 거미가 6년 동안 계속 살았을 가능성은 낮고, 여러 세대가 이어졌을 가능성이 훨씬 큽니다. 대부분의 작은 집거미는 수명이 보통 1~2년 정도이며 암컷이 약 1~2년 정도 살며 여러 번 알주머니를 만들 수 있습니다. 또한 알도 보셨다고 했는데요, 그 이후에 부화한 새끼 중 일부가 같은 장소에 정착했을 가능성이 매우 높습니다. 즉 겉보기에는 같은 거미가 계속 사는 것처럼 보였지만 실제로는 세대가 교체되었을 가능성이 큽니다. 이때 먹이가 거의 없어 보이는 화장실에서 거미가 생존이 가능했던 것은 거미의 매우 낮은 대사율과 관련이 있습니다. 거미는 포유류처럼 많은 에너지를 소비하지 않으며, 먹이를 먹지 않아도 상당히 오래 버틸 수 있는데요 따라서 작은 거미는 몇 주에서 몇 달까지도 먹이 없이 생존할 수 있습니다. 또한 잘 보이진 않더라도 집 안에도 생각보다 많은 작은 곤충이 존재하고 있습니다. 초파리나 날파리, 모기, 작은 진드기성 절지동물들과 같은 작은 먹이만으로도 작은 거미는 충분히 생존합니다. 또한 말씀해주신 것처럼 100평 정도의 마당과 새들이 많은 환경이라면 곤충 밀도가 높은 편입니다. 곤충이 집 안으로 우연히 들어올 확률도 높기 때문에 거미 입장에서는 완전히 먹이가 없는 환경이 아닙니다. 이때 거미가 먹이를 많이 먹지도 않고 생존이 가능한 것은 먹이가 적은 환경에서도 굳이 이동하지 않고 에너지를 아끼며 기다리는 전략을 사용하기 때문입니다. 즉 거미줄을 만들어 두고 움직임을 최소화하면 에너지 소비가 매우 적기 때문에 드물게 오는 먹이만으로도 장기간 유지가 가능한 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 말씀해주신 '품종 개량'이 꼭 과일에만 적용되는 개념은 아닙니다. 다만 과일이 예시로 자주 등장하기 때문에 과일에만 해당하는 것처럼 느껴질 뿐입니다. 생물학에서 품종 개량이란 간이 원하는 형질을 가진 개체를 선택적으로 교배하여 새로운 특성을 강화하거나 새로운 품종을 만드는 과정을 의미합니다. 우선 식물에서의 품종 개량을 보면 과일, 곡물, 채소, 작물 전체에서 이루어지며 예를 들어 벼의 경우 생산량을 높이거나 병에 강한 품종을 만들기 위해 지속적인 품종 개량이 이루어져 왔습니다. 배추, 토마토, 감자 등 거의 모든 작물 역시 품종 개량을 거쳐 지금의 형태가 되었으며 브로콜리, 콜리플라워, 양배추는 모두 Brassica oleracea라는 같은 종에서 서로 다른 형질을 선택적으로 개량해 만들어진 작물입니다.동물에서도 품종 개량은 널리 이루어지는데요, 가축이나 반려동물 역시 인간이 원하는 특성을 강화하기 위해 오랫동안 선택 교배를 해 왔습니다. 예를 들어 개는 원래 모두 Canis lupus familiaris라는 같은 종이지만, 사냥 능력, 크기, 성격, 외모 등을 기준으로 선택 교배가 반복되면서 수백 가지 품종이 만들어졌으며 소, 돼지, 닭 같은 가축도 마찬가지로 고기 생산량이나 알 생산량 등을 강화하기 위해 품종 개량이 진행되어 왔습니다. 즉 품종 개량은 과일만을 위한 개념이 아니라 식물 전체와 가축, 반려동물 등 다양한 생물에서 인간이 원하는 형질을 강화하기 위해 사용하는 생물학적 방법이라고 보시면 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 붉은귀거북과 황소개구리가 3월처럼 아직 꽃샘추위가 남아 있는 시기에도 겨울잠에서 비교적 일찍 깨어납니다. 우선 이 두 생명체는 각각 파충류와 양서류에 속하며 외온성 동물이기 때문에 체온을 스스로 일정하게 유지하지 못하고 주변 환경 온도에 의해 체온과 대사 활동이 직접적으로 조절됩니다. 따라서 이 동물들이 겨울잠에서 깨어나는 시점은 절대적인 계절보다는 수온, 햇빛, 광 주기와 같은 환경 신호에 의해 결정됩니다.붉은귀거북은 겨울 동안 강이나 호수 바닥의 진흙 속에 들어가 대사율을 크게 낮춘 상태로 지내다가 겨울이 끝날 무렵 수온이 조금만 상승해도 신진대사가 다시 활성화됩니다. 따라서 3월의 기온이 아직 낮더라도 낮 동안 햇빛이 강한 날에는 돌이나 통나무 위에서 체온을 빠르게 올릴 수 있기 때문에 일광욕을 하는 모습을 볼 수 있습니다. 황소개구리 역시 겨울 동안 연못이나 강 바닥의 진흙 속에서 휴면 상태로 지내다가 수온이 약간만 올라가도 다시 활동을 시작합니다. 양서류는 피부를 통한 호흡과 수분 교환이 매우 중요하기 때문에 수온이 8~10°C 정도로 올라가기 시작하면 대사 활동이 서서히 회복되는 특성이 있습니다. 이와 함께 외래종이라는 점도 영향을 주는데요, 두 종이 살던 북미 지역 역시 겨울이 꽤 춥고 봄의 기온 변동이 큰 환경이다보니 온도 변화가 큰 환경에서도 비교적 빨리 활동을 재개할 수 있는 생리적 적응을 가지고 있다고 보시면 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요. 모기가 특정 사람을 더 잘 무는 것처럼 보이는 이유는 사람마다 이산화탄소 배출량과 피부 미생물이 만들어내는 체취 화학물질이 다르고 체온과 땀과 같은 요인이 영향을 미치기 때문입니다.모기는 사람을 찾을 때 주로 화학 신호와 열 신호를 이용하는데, 특히 암컷 모기는 산란에 필요한 단백질을 얻기 위해 사람이나 동물의 피를 흡혈합니다. 이 과정에서 가장 중요한 요인이 호흡을 통해 배출되는 이산화탄소입니다. 사람은 세포호흡의 결과로 발생하는 이산화탄소를 숨을 쉴 때 내보내는데, 모기는 이 기체를 수십 미터 거리에서도 감지할 수 있습니다. 따라서 체격이 크거나 폐활량이 큰 사람, 운동 후 호흡량이 증가한 사람은 더 많은 이산화탄소를 배출하게 되어 모기의 탐지 확률이 높아질 수 있습니다. 또한 사람마다 피부에서 방출되는 화학물질에 차이가 있습니다. 인간의 피부에는 수많은 미생물이 살고 있는데, 이 미생물들이 땀과 피지 성분을 분해하면서 다양한 휘발성 화합물을 만들어 냅니다. 특히 젖산, 암모니아, 카복실산류 같은 물질은 모기를 강하게 유인하는데요, 사람마다 피부 미생물의 종류와 조성이 다르기 때문에 체취 화학 성분도 달라지고, 이 때문에 어떤 사람은 모기를 특히 잘 끌어들이는 체취를 가지게 되는 것입니다. 이외에도 체온과 피부에서 방출되는 열이 영향을 미칩니다. 모기는 가까이 접근했을 때 열을 감지하여 혈관이 가까운 위치를 찾는데요 따라서 체온이 높은 사람이나 운동 직후처럼 혈류가 증가한 상태에서는 피부 표면 온도가 올라가므로 모기에 물릴 확률이 높습니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 맛있는 음식을 계속 먹게 되는 이유는 뇌의 보상 시스템에서 도파민이 분비되어 반복 섭취를 유도하고, 고열량 음식이 이 시스템을 강하게 자극하며 포만 신호 전달에 시간이 걸리기 때문입니다. 식욕은 크게 두 가지 체계로 조절되는데, 에너지가 부족할 때 배고픔을 느끼게 하는 항상성 식욕과 맛과 쾌감 때문에 먹게 되는 쾌락성 식욕입니다. 말씀해주신 배가 불러도 계속 먹게 되는 상황은 대부분 쾌락성 식용 체계가 강하게 작동할 때 나타납니다. 음식을 먹으면 혀의 미각 수용체가 단맛, 지방, 감칠맛 같은 신호를 감지하며, 이런 신호는 뇌로 전달되어 보상 회로를 활성화시킵니다. 이 과정에서 도파민이라는 신경전달물질이 분비되며, 이 물질은 행동을 다시 반복하도록 만드는 동기 신호 역할을 합니다. 즉 맛있는 음식을 먹으면 도파민이 분비되면서 이 음식은 매우 가치가 있으니 계속 먹으라는 신호가 뇌에 전달되는 것입니다. 말씀해주신 돈까스와 같이 탄수화물, 지방, 단백질이 함께 들어있는 음식이 특히 뇌 보상 시스템을 매우 강하게 자극하기 때문에 배가 어느 정도 차더라도 보상 시스템이 계속 활성화되면 더 먹고 싶다는 욕구가 지속될 수 있습니다. 또한 이때 포만감이 뇌에 전달되는 시간이 지연됩니다. 음식이 위에 들어가고 장에서 소화되면서 포만 신호가 뇌로 전달되기까지는 보통 20분 정도가 걸리는데요, 따라서 맛있는 음식을 빠르게 먹으면 뇌가 아직 포만 신호를 받기 전에 이미 많은 양을 먹게 됩니다. 즉 먹는 순간에는 괜찮다가 나중에 속이 답답해지는 이유가 바로 포만감의 지연 때문이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 개구리나 두꺼비 중에는 피부에 독을 가진 종들이 실제로 존재하며, 특히 색이 매우 화려한 종들 중 일부는 강한 독성을 가진 경우가 많습니다. 남미 열대우림에 사는 화살독개구리의 경우 빨강, 파랑, 노랑, 초록 같은 매우 강렬한 색을 띠는데, 이것은 포식자들에게 자신이 독을 가지고 있으니 먹지 말라는 일종의 경고색입니다. 이 개구리들의 피부에는 바트라코톡신 같은 강력한 신경독이 들어 있는 종도 있으며, 일부 종은 사람의 피부에 닿기만 해도 위험할 정도로 독성이 강합니다. 한국에도 약한 독을 가진 양서류가 있는데요, 말씀해주신 것처럼 무당개구리가 여기 속합니다. 이 개구리는 배가 빨간색과 검은색 무늬로 되어 있는데, 위협을 받으면 몸을 뒤집어 이 색을 보여 주는 행동을 합니다. 이 종의 피부에서도 독성 분비물이 나오지만 사람에게 치명적인 수준은 아니며, 대신 피부나 점막에 자극을 주거나 불쾌한 맛을 만들어 포식자가 먹지 않게 하는 역할을 합니다. 또한 일부 두꺼비류도 귀 뒤쪽에 있는 이하선이라는 큰 독샘에서 독성 물질을 분비하는데요, 이 독에는 부포톡신 같은 화합물이 포함되어 있어 포식자가 물면 입안에 강한 자극을 주고 심장이나 신경계에 영향을 줄 수 있습니다. 그래서 개나 고양이가 두꺼비를 물었다가 침을 흘리거나 구토하는 일이 실제로 발생하기도 합니다.하지만 이처럼 강렬한 색을 가진다고 해서 항상 독이 있는 것은 아닌데요, 일부 양서류는 독이 없으면서도 독개구리처럼 보이도록 색을 흉내 내는 의태 전략을 사용하기도 합니다. 또한 한국에서 흔히 볼 수 있는 대부분의 개구리는 사람에게 큰 위험을 줄 정도의 독을 가지고 있지 않습니다. 다만 말씀해주신 것처럼 양서류의 피부에는 독뿐 아니라 세균이나 자극성 물질이 있을 수 있기 때문에 야생 개구리나 두꺼비를 만진 후에는 반드시 손을 씻는 것이 안전합니다. 감사합니다.

안녕하세요. 거미가 죽었을 때 다리가 모두 안쪽으로 오므라드는 이유는 거미가 다리를 움직일 때 근육만 사용하는 것이 아니라 체액 압력을 함께 사용하기 때문입니다. 거미는 곤충이 아니라 절지동물에 속하는 생명체인데요, 곤충처럼 외골격을 가지고 있지만, 다리를 펴는 방식이 곤충과 상당히 다릅니다. 원래 일반적인 동물의 관절은 굴곡근과 신전근이라는 두 종류의 근육이 서로 반대 방향으로 작용하여 관절을 굽히거나 펴게 되지만 거미의 다리에는 관절을 굽히는 근육인 굴곡근은 존재하나, 관절을 펴는 근육은 거의 존재하지 않습니다. 이 대신에 거미는 체액을 활용하게 다리를 펴게 됩니다. 즉 거미가 움직일 때 몸의 특정 근육이 수축하면서 체내 압력을 높이면 체액이 다리 쪽으로 밀려 들어가게 됩니다. 그러면 관절 내부 압력이 증가하면서 다리가 펴지는 것이고 반대로 다리를 굽힐 때는 굴곡근이 수축하여 다리를 안쪽으로 접습니다. 이처럼 거미가 살아 있을 때는 체내 압력을 조절하여 다리를 펴고 있을 수 있지만, 죽으면 체액 압력을 유지하는 생리적 조절 기능이 완전히 사라지는데요, 그러면 다리를 펴고 있던 압력이 빠르게 떨어지게 됩니다. 압력이 사라지면 남아 있는 것은 다리를 안쪽으로 당기는 굴곡근의 장력뿐이기 때문에, 결국 모든 다리가 자연스럽게 안쪽으로 접히게 되는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 LED 빛만으로도 식물은 충분히 광합성을 할 수 있으며 실제로 식물 성장에도 도움이 되는데요, 이는 식물이 광합성에 사용하는 빛이 모든 파장이 아니라 특정 파장 영역이기 때문입니다. 식물의 광합성은 주로 엽록소라는 색소가 빛을 흡수하면서 시작되며, 이때 주된 광합성 색소는 엽록소 a와 엽록소 b입니다. 이 색소들은 태양빛 전체를 사용하는 것이 아니라 특정 파장의 빛을 특히 잘 흡수하는데요, 약 430~460 nm의 청색광과 약 640~680 nm 영역의 적색광입니다. 이 두 파장의 빛이 광합성을 가장 효율적으로 일으키는 빛인데요, 실제로 식물이 녹색으로 보이는 이유도 약 500~560 nm에 해당하는 녹색광을 많이 반사하고 상대적으로 덜 흡수하기 때문입니다.LED 조명은 특정 파장의 빛을 선택적으로 만들 수 있기 때문에, 식물 성장에 중요한 파란빛과 빨간빛을 집중적으로 제공할 수 있습니다. 그래서 스마트팜이나 식물 재배용 LED 조명을 보면 보통 보라색 또는 자주색으로 보이는 경우가 많은데, 이는 파란 LED와 빨간 LED가 함께 켜져 있기 때문입니다. 또한 LED가 식물 재배에 유리한 이유는 필요한 파장만 제공할 수 있어 에너지 효율이 높기 때문입니다. 태양빛에는 식물이 거의 사용하지 않는 파장도 많이 포함되어 있지만 LED는 필요한 영역만 사용할 수 있습니다. 또한 발열이 상대적으로 적기 때문에 식물에 가까이 설치할 수 있습니다. 마지막으로 빛의 세기와 파장을 정밀하게 조절할 수 있어 식물 성장 단계에 맞게 조절이 가능합니다. 게다가 식물은 단순히 광합성만 하는 것이 아니라 빛을 이용해 성장 방향과 형태도 조절하는데요 줄기 성장, 잎 형성, 개화 시기 등은 특정 파장에 의해 영향을 받습니다. 이러한 반응에는 파이토크롬과 같은 식물의 빛 감지 단백질이 관여하는데 이 단백질은 특히 적색과 원적색 빛을 감지하여 식물의 성장 패턴을 조절합니다. 그래서 실제 스마트팜에서는 청색광을 증가시켜 잎 성장을 촉진시키고 줄기 과도한 신장 억제하거나 적색광을 증가시켜 광합성 효율과 생체량을 증가시키곤 합니다. 하지만 아무래도 LED만으로도 식물은 자랄 수 있지만 햇빛과 완전히 동일한 환경은 아닌데다가 햇빛은 자연적인 낮밤 변화와 강도 변화가 있기 때문에 일부 식물에서는 자연광이 더 유리한 경우도 있습니다. 그래서 대규모 농업에서는 태양광과 LED 보조 조명을 함께 사용하는 경우가 많습니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 어린 개체일수록 질병에 쉽게 걸리는 가장 큰 이유는 면역계와 생리적 방어 시스템이 아직 완전히 발달하지 않았기 때문입니다. 이때 가장 중요한 이유는 면역계의 미성숙이라고 볼 수 있습니다. 사람의 면역 시스템은 크게 선천 면역과 후천 면역으로 나뉘어집니다. 하지만 신생아와 어린 개체에서는 이 두 시스템이 모두 완전히 성숙하지 않은 상태입니다. 선천 면역은 일명 내재 면역이라고도 불리며 세균이나 바이러스가 들어왔을 때 가장 먼저 작동하는 방어 체계인데, 어린 개체에서는 백혈구의 탐지 능력이나 염증 반응이 성인보다 약한 경우가 많습니다. 또한 특정 병원체를 기억하고 다시 공격하는 획득 면역은 T세포와 B세포의 경험 축적이 필요하기 때문에 시간이 지나면서 점차 강해집니다. 즉 어린 개체는 아직 다양한 병원체를 경험하지 않았기 때문에 면역 기억이 부족한 것입니다. 또한 어린 개체일 경우 물리적 방어 장벽이 완전히 발달하지 않은 시기입니다. 인간의 경우 피부, 점막, 위산, 호흡기 점액 등이 병원체 침입을 막는 중요한 방어선인데요, 어린 아이들은 피부 구조가 얇고 점막 방어 기능도 상대적으로 약합니다. 예를 들어 위 속의 강한 산은 세균을 죽이는 역할을 하는데, 어린 개체에서는 위산 분비가 성인보다 약한 경우가 있어 병원체가 살아남을 가능성이 더 높아집니다. 이는 비단 인간 뿐 만이 아니라 대부분의 생물에서 공통적으로 나타나는 발달 생물학적 현상이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.