답변 내역

안녕하세요. 말씀해주신 것처럼 새우나 꽃게를 포함한 갑각류에 열을 가할 경우에 붉은색 또는 주황색으로 변하는 이유는 껍질에 존재하는 아스타잔틴이라는 색소 단백질 구조가 열에 의해 변화하기 때문입니다. 갑각류의 껍질에는 아스타잔틴이라는 카로티노이드 색소가 존재하며 아스타잔틴 자체는 원래 붉은색을 띠는 색소입니다. 그런데 살아 있는 상태의 갑각류에서는 이 색소가 단백질과 결합하여 크러스타시아닌이라는 색소-단백질 복합체를 형성하고 있는데요, 이 복합체는 빛을 흡수하는 방식이 바뀌면서 실제로는 푸른색이나 회색으로 보이게 됩니다. 그래서 생새우나 생꽃게를 보면 붉은색이 아니라 회색이나 청록색을 띠는 경우가 많습니다. 반면에 갑각류를 끓이거나 찌면 열에 의해 단백질을 구성하고 있던 3차구조와 4차구조가 변성되며, 단백질이 변성되면 아스타잔틴과 결합하고 있던 구조가 깨지게 되고, 색소가 단백질에서 분리됩니다. 그러면 더 이상 색이 변형되지 않고 아스타잔틴 본래의 색인 붉은색 또는 주황색이 그대로 드러나게 되는 것입니다. 이때 갑각류가 가지고 있는 아스타잔틴 색소는 사실 갑각류가 먹이를 통해 얻는 물질이라는 것인데요, 따라서 원래 갑각류는 직접 이 색소를 합성하지 못하고, 미세조류나 플랑크톤에 들어 있는 카로티노이드를 먹어서 체내에 축적합니다. 즉 이 색소는 단순히 색을 만드는 것뿐 아니라 항산화 작용을 하여 세포를 보호하는 역할을 하고 있다고 보시면 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 사바나 지역에서 가뭄 때문에 물이 줄어들어 작은 웅덩이 형태로 남은 물은 실제로 생물학적으로 매우 심하게 오염된 상태인 경우가 많습니다. 아프리카 사바나의 웅덩이 같은 경우에는 대형 동물뿐 아니라 수많은 초식동물들이 모여들기 때문에, 물 속에는 배설물, 소변, 썩은 식물, 죽은 동물 조직 등이 섞여 있습니다. 특히 하마는 대부분의 시간을 물속에서 보내면서 하루에 수십 킬로그램에 달하는 배설물을 물에 직접 배출하기 때문에 웅덩이에는 엄청난 양의 유기물이 축적됩니다. 이런 환경에서는 물속에 박테리아와 미생물이 폭발적으로 증식하며 산소를 소비하기 때문에 유기물 과부하와 부영양화가 이루어진 환경이라고 보시면 됩니다. 또한 대장균 같은 분변성 세균 농도가 매우 높고, 용존산소 농도는 크게 떨어져 있으며, 암모니아와 질소 화합물 농도도 상당히 높습니다. 그럼에도 불구하고 사바나의 많은 동물들이 이 물을 마시는 이유는 대체 수원이 거의 없기 때문인데요, 건기가 되면 수백 킬로미터에 걸쳐 물이 거의 사라지기 때문에, 동물들은 오염 위험을 감수하더라도 남아 있는 물을 마셔야 생존이 가능한 것입니다. 또한 오랜 시간을 거쳐 자연선택이 이루어지면서 비교적 오염된 물을 견딜 수 있는 생리적 특성을 가진 개체들이 살아남아 현재의 종을 이뤘다고 보시면 됩니다. 이와 함께 야생동물의 소화기관과 면역계는 상당히 강력한데요, 예를 들어 초식동물들은 위와 장 속에 매우 다양한 미생물 군집을 가지고 있으며, 강한 위산과 장내 미생물 경쟁을 통해 많은 병원균을 억제할 수 있습니다. 또한 야생동물은 인간처럼 완전히 깨끗한 환경에서 진화한 것이 아니라 수백만 년 동안 미생물이 많은 환경에서 살아왔기 때문에 면역계가 이러한 노출에 어느 정도 적응되어 있는 것입니다. 물론 아무런 문제가 없다고 할 수 많은 없습니다. 실제로 가뭄이 심해지면 이런 웅덩이에서 세균성 질병이나 기생충 감염이 증가하는 현상이 자주 보고됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 조류 중에는 크기가 매우 작은 경우도 많지만 큰 경우에도 잘 날아다니는 것을 많이 볼 수 있습니다. 이때 중요한 개념은 날개 하중인데요, 이는 몸무게를 날개 면적으로 나눈 값을 의미하는데 이 값이 낮을수록 공기 중에서 떠 있기 쉽습니다. 대형 맹금류는 몸은 크지만 날개가 매우 넓고 길어서 날개 하중이 낮은데요 예를 들어 독수리나 콘도르는 날개를 매우 길게 펼치며, 날개 끝이 손가락처럼 갈라진 구조를 가지고 있어 공기가 흐르면서 생기는 소용돌이를 줄이고 양력을 더 효율적으로 만듭니다. 이 구조 덕분에 큰 몸이라도 충분한 양력을 만들어 낼 수 있는 것입니다.다음으로 중요하다고 할 수 있는 요소는 활공 비행인데요 큰 새들은 작은 새처럼 계속 날갯짓을 하면서 날지 않습니다. 대신 햇빛 때문에 따뜻해진 공기가 위로 올라가는 상승기류를 적극 이용하는데요, 독수리나 콘도르가 하늘에서 크게 원을 그리며 도는 모습을 볼 수 있는데, 이는 상승기류를 타면서 높이를 얻는 행동입니다. 한번 높은 고도에 올라가면 이후에는 날개를 거의 움직이지 않고 공기 흐름을 이용해 활공하면서 먼 거리를 이동합니다. 즉, 큰 새는 근육 힘으로 계속 날아다니는 것이 아니라 대기의 에너지를 이용하여 날아다니는 전략을 사용한다고 보시면 되겠습니다. 또한 조류는 크던 작던, 뼈의 내부가 비어 있는 공기주머니가 있는 속이 빈 뼈 구조를 가지고 있어 매우 가볍습니다. 겉으로 보면 몸집이 커 보이지만 실제 체중은 같은 크기의 포유류보다 훨씬 가벼우며 가슴에는 흉골 용골이라는 돌출된 뼈가 발달해 있고 여기에 강력한 비행 근육이 붙어 있어 날개를 움직이는 힘을 만들어 낼 수 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.생명과학 동아리에서 진행할만 한 인체와 직접 관련된 실험은 아무래도 윤리적인 문제나 안정성 때문에 비침습적이고 일상적인 생리 현상을 측정하는 실험이 좋을 것 같습니다. 예를 들자면 운동에 따른 심박수 변화를 측정하는 실험은 간단하게 진행할 수 있습니다. 사람의 심장은 신체 활동량에 따라 산소 공급 요구가 달라지기 때문에 심박수가 변화하는데요, 먼저 안정 상태에서 1분 동안 맥박수를 측정한 뒤, 1~3분 정도 제자리 뛰기나 스쿼트 같은 운동을 실시하고 바로 심박수를 다시 측정합니다. 이후 1분, 3분, 5분 후의 심박수를 측정하여 회복 과정을 기록해보시고 이렇게 하면 운동 시 교감신경이 활성화되어 심박수가 증가하고, 운동이 끝나면 부교감신경 작용으로 서서히 감소하는 자율신경계 조절 원리를 확인할 수 있습니다. 이 실험은 간단하지만 데이터 분석을 통해 운동 강도와 심혈관 반응 사이의 관계를 탐구할 수 있습니다.또는 카페인 섭취 전후 반응속도 변화를 측정해보셔도 좋을 것 같습니다. 카페인은 중추신경계를 자극하는 물질이기 때문에 주의력과 반응속도에 영향을 줄 수 있는데요 실험은 컴퓨터 반응속도 테스트나 자를 떨어뜨리는 반응 실험을 이용해 측정할 수 있습니다. 먼저 카페인을 섭취하기 전 반응속도를 측정하고, 커피나 카페인이 들어 있는 음료를 섭취한 후 일정 시간이 지난 뒤 다시 측정합니다. 두 데이터를 비교해보시면 카페인이 신경계 흥분성을 증가시켜 반응속도에 영향을 줄 수 있다는 생리학적 원리를 확인하실 수 있을 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.펩트론의 핵심 플랫폼인 스마트데포는 펩타이드 약물의 반감기 문제를 제형 기술로 해결하는 장기 지속형 약물 전달 시스템인데요, 이는 생분해성 고분자 기반 마이크로입자 시스템으로서 약물을 PLGA 같은 생분해성 고분자에 봉입하고 체내에서 고분자가 서서히 분해되면서 약물이 지속 방출하는 방식입니다. 아무래도 현재 글로벌 비만 치료제 시장은 사실상 노보노디스크와 일라이 릴리 이 두 기업이 주도하고 있는데요, 대표 약물은 세마글루타이드와 티르제파타이드이며 방식은 주 1회 피하지방에 주사하는 형식입니다. 스마트데포 기술을 적용했을 때 핵심 경쟁력은 약 자체가 아니라 제형 기술이 될 텐데요, 신약을 개발하지 않아도 기존 블록버스터 약물에 붙여 가치 창출 가능이 가능할 것입니다. 예를 들어 릴리나 노보노디스크의 GLP-1 약물에 스마트데포 기술을 적용하여 주 1회 투여를 월 1회로 바꾸는 식으로의 변화가 실제 상업화될 수 있다면 환자 순응도는 크게 개선될 것이며, 이는 비만 치료제 시장에서 매우 중요합니다. 현재 펩트론은 플랫폼 가능성 단계이기 때문에 글로벌 빅파마와 기술이전 계약을 하거나 임상 성공 사례를 확보하여 플랫폼에 대한 검증을 받는 것이 중요할 듯 싶습니다. 충북 오송 생산시설이 중요한 이유는 제형 기술은 생산 공정과 강하게 연결되기 때문입니다. 특히 장기 지속형 마이크로입자 제형은 공정의 생산성, 입자 균일성, 무균 공정이 매우 어렵기 때문에따라서 생산 능력 자체가 진입장벽입니다. 오송 공장이 본격적으로 가동될 경우 펩트론은 단순히 플랫폼 기술을 라이선스하는 기업을 넘어 제형 생산까지 담당하는 CDMO 역할을 동시에 수행할 가능성이 있습니다. 이 경우 수익 구조는 기술이전 계약금과 마일스톤뿐 아니라 장기적인 로열티와 생산 수익이 결합된 형태가 될 수 있습니다.또한 향후 비만 치료제 시장은 매우 빠르게 성장할 것으로 전망되고 있으므로 장기 지속형 GLP-1 제형이 상업화되어 일정한 시장 점유율을 확보한다면, 플랫폼 제공 기업은 매출의 일정 비율을 로열티로 받을 수 있을 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.미세먼지가 심한 날에 몸이 유난히 무겁게 느껴지는 현상은 호흡기관, 면역계, 신경계의 반응이 함께 작용하면서 나타날 수 있는 생리적 현상입니다. 우선 미세먼지는 입자의 크기에 따라 PM10과 PM2.5로 나누는데요, 이때 특히 PM2.5는 매우 작기 때문에 코나 기관지에서 걸러지지 않고 폐 깊은 곳인 폐포까지 들어갈 수 있고 일부 초미세 입자는 폐포를 통과해 혈액으로 들어가기도 합니다.인체에서는 이러한 미세먼지를 외부 침입 물질로 인식하기 때문에 이에 대응하여 면역 반응을 일으키는데요, 폐와 기관지의 면역세포가 활성화되면서 염증 반응이 시작되고, 여러 염증 신호물질인 사이토카인이 분비됩니다. 이런 염증 반응은 단순히 폐에만 머무르지 않고 혈액을 통해 전신으로 전달될 수 있으며, 결과적으로 몸에서는 다양한 반응이 나타날 수 있습니다. 예를 들자면 말씀해주신 것과 같이 전신 피로감과 무거움이 있습니다. 아무래도 염증 반응이 일어나면 몸은 에너지를 면역 반응에 사용하게 되므로, 이때 뇌에서는 일종의 병에 걸렸을 때 나타나는 행동과 비슷한 반응이 나타나는데, 대표적으로 피로, 무기력, 졸림, 몸이 무거운 느낌 등이 생길 수 있습니다. 또한 미세먼지가 많으면 기관지와 폐포에 미세한 염증이 생기면서 가스 교환 효율이 약간 떨어질 수 있는데요, 이렇게 산소 공급이 평소보다 약간 낮아지면 근육과 뇌에서 에너지 생산이 비효율적으로 되어 몸이 무겁고 둔하게 느껴질 수 있습니다. 게다가 미세먼지에는 금속 입자나 화학물질이 포함된 경우가 많다보니 이러한 물질들은 체내에서 활성산소를 생성하여 세포에 산화 스트레스를 유발할 수 있습니다. 이 과정 역시 피로감과 무기력감을 증가시키는 요인으로 알려져 있습니다. 게다가 사람마다 민감한 정도 역시 다르기 때문에 미세먼지에 민감한 분들은 실제로 신체적인 영향을 더 강하게 느낄 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.사람이 의지에 따라서 뇌의 도파민을 직접 켜고 끌 수 있는지에 대해 물어봐주셨는데요, 도파민은 전등 스위치처럼 도파민을 의식적으로 켰다가 끄는 것은 불가능합니다. 이때 도파민은 뇌에서 작용하는 신경전달물질이며 특히 동기부여, 보상 학습, 목표 지향 행동, 집중과 관련된 신경회로에서 중요한 역할을 합니다. 도파민 신경세포는 주로 중뇌의 복측피개영역과 흑질에서 시작되어 여러 뇌 영역으로 신호를 보내는데요, 그중에서도 전전두피질과 선조체으로 전달되는 도파민 신호가 집중력과 행동 동기에 큰 영향을 줍니다. 이때 해당 시스템의 특징은 의식적인 명령으로 바로 조절되는 구조가 아니라는 점인데요, 도파민의 분비는 보상 예측, 새로운 자극, 목표 달성에 대한 기대, 스트레스 상태, 신체 활동과 같은 신경 메커니즘에 의하여 자동적으로 조절되는 것입니다. 즉 뇌는 어떤 행동이 가치가 있는를 계산하면서 도파민을 분비하는 것이라고 할 수 있으며 그래서 가만히 앉아서 도파민을 분비해볼까?라고 생각한다고 해서 바로 분비되는 시스템은 아닙니다.하지만 말씀해주신 것처럼 간접적으로 도파민 시스템을 활성화하는 방법도 몇 가지 있긴 합니다. 대표적인 방법이 목표 기반 행동인데요, 뇌는 작은 목표를 설정하고 그것을 달성할 때 보상 예측 신호를 만들면서 도파민을 분비합니다. 그래서 큰 일을 한 번에 하기보다 작은 목표를 단계적으로 해결하는 방식이 집중력을 높이는 데 도움이 되는데요, 이는 뇌의 보상회로를 반복적으로 자극하기 때문입니다. 또는 신체운동이 도움이 될 수 있습니다. 특히 유산소 운동은 도파민 신경세포의 활동을 증가시키고 도파민 수용체 민감도를 높이는 것으로 알려져 있는데요, 그래서 운동 후에 집중력이 좋아지는 경우가 많습니다. 마지막으로 새로운 자극을 주는 것도 좋습니다. 뇌는 새로운 정보를 접할 때 도파민을 분비하는 경향이 있는데요 이것은 진화적으로 새로운 환경에서 탐색 행동을 촉진하기 위한 시스템입니다. 그래서 완전히 지루한 상태보다 약간의 새로움이 있는 환경이 집중력을 높이는 경우가 많습니다. 감사합니다.

안녕하세요.근육이 먼저 발달하면 키가 안 큰다는 말이 과거에 있긴 했지만 이 말은 과학적으로 사실이 아닙니다. 인간의 키 성장은 뼈의 끝부분에 존재하는 성장판에서 일어나는데요, 성장판은 연골 조직으로 이루어져 있으며, 여기서 연골세포가 분열하고 길어지면서 뼈의 길이가 증가합니다. 이 과정은 주로 성장호르몬, IGF-1, 갑상선 호르몬, 그리고 사춘기 이후에는 성호르몬의 영향을 받아 조절되는데요 결국 키 성장의 핵심은 뼈의 성장판 활동이며, 근육이 커지는 것과는 직접적인 생리적 연결이 거의 없다고 보시면 됩니다.또한 근육은 뼈와는 다른 조직으로, 근섬유의 단백질 합성 증가와 근섬유 두께가 증가하는 과정을 통해 발달하는데요, 이 과정은 운동 자극과 단백질 섭취, 호르몬 등에 의해 조절됩니다. 즉 근육 성장과 뼈 길이 성장은 서로 다른 조직과 다른 생리 메커니즘으로 이루어지는 것이기 때문에 근육이 발달한다고 해서 성장판이 닫히거나 뼈 길이 성장이 직접 억제되지는 않습니다. 오히려 적절한 운동은 성장에 긍정적인 영향을 줄 수 있는데요 운동을 하면 성장호르몬 분비가 증가하고, 뼈에 기계적 자극이 가해지면서 뼈 형성과 골밀도가 증가합니다. 실제로 성장기 아동에서 달리기, 점프, 근력운동 같은 활동은 골격 발달을 촉진하는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 그럼에도 근육이 먼저 자라면 키가 안 큰다는 말이 생긴 이유는 사춘기 호르몬 변화 때문인데요, 아무래도 사춘기가 시작되면 테스토스테론과 같은 성호르몬이 증가하면서 근육량이 빠르게 늘어납니다. 그런데 동시에 이 호르몬은 성장판을 서서히 닫히게 만드는 역할도 하다보니어떤 사람은 근육이 늘어나는 시점과 키 성장 속도가 느려지는 시점이 겹쳐 보일 수 있습니다. 이 때문에 근육이 키 성장을 막는 것처럼 오해가 생긴 것입니다. 또한 성장기 어린이가 매우 강도 높은 운동을 하면서 충분한 칼로리와 단백질을 섭취하지 못하면 성장에 필요한 에너지가 부족해질 수 있습니다. 이 경우 키 성장 속도가 늦어질 수 있으나, 이 경우 역시 근육 자체가 문제인 것이 아니라 에너지 부족과 호르몬 변화 때문입니다. 감사합니다.

안녕하세요.아무래도 현대 생물학과 인류학에서는 특정 인종이 전반적으로 더 강하다는 결론을 내리진 않는데요, 그 이유는 인간의 신체 능력이라는 것이 단일 유전요인으로 결정되는 것이 아니라 수천 개의 유전자, 환경, 영양, 생활 방식, 훈련이 함께 작용하는 다인자 특성이기 때문입니다. 인류 유전학 연구에서는 인간 유전 변이의 약 85~90%가 같은 집단 내부에서 발생하고, 서로 다른 인종 간 차이는 상대적으로 매우 작다는 결과가 확인되었는데요, 이는 다시 말해 어떤 인종 집단을 보더라도 그 안에서의 개인 차이가 훨씬 크다는 것입니다. 따라서 인종별 전투력을 비교하는 것은 생물학적으로 큰 의미가 없습니다. 다만 말씀해주신 것과 같이 환경에 적응하는 과정에서 특정 신체 특성이 지역별로 다르게 나타나는 경향은 있습니다. 이것은 인종의 우열이 있다기 보다는 환경에 적응한 결과라고 볼 수 있는데요, 예를 들어 아프리카 일부 지역 집단에서는 근육 속 속근 비율이 높은 경우가 많아 단거리 폭발력 운동에 유리한 경향이 있습니다. 그래서 단거리 달리기 같은 종목에서 뛰어난 선수가 많이 나오는 경향이 관찰되지만 오히려 반대로 동아프리카 고지대 집단에서는 산소 운반 능력과 심폐 지구력이 발달한 경우가 많아 장거리 달리기에서 강한 모습을 보이는 경우가 있습니다.또한 북유럽이나 중앙아시아 등 추운 환경에 오래 적응한 집단에서는 체격이 크고 체지방 보존 능력이 높은 경향이 나타날 수 있는데요, 이는 추운 환경에서 열 손실을 줄이기 위한 진화적 적응과 관련된 결과입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 오랜 시간동안 앉아 있는 생활은 장 운동 감소, 복부 근육 활동 감소, 골반 혈류 정체, 배변 반사 둔화와 같은 생리적 변화를 유도하기 때문에 변비가 생기게 만들 수 있습니다.인간의 소화관 중에서 대장은 연동운동이라는 리듬성 수축을 통해 음식물 찌꺼기를 직장 방향으로 이동시키는데요, 이 연동운동은 장 자체의 신경망인 장신경계와 자율신경계의 조절을 받는데, 신체 활동이 많을수록 비교적 활발하게 작동하는 경향이 있습니다. 그런데 오래 앉아 있으면 전신 근육 활동이 크게 감소하고, 특히 복부 근육과 골반 근육의 움직임이 줄어들기 때문에 장의 기계적 자극이 줄어들어 연동운동이 둔화되는 것입니다. 이에 따라 연동운동이 느려지면 대장에서 내용물이 오래 머물게 되고, 그 동안 수분이 더 많이 흡수되어 대변이 단단해지면서 변비가 발생하기 쉬워집니다.또한 사람이 걷거나 몸을 움직이면 복부 근육과 횡격막이 반복적으로 움직이면서 장을 부드럽게 압박하면서 복압이 발생하는데, 이 과정이 일종의 장 마사지 역할을 합니다. 그러나 오래 앉아 있으면 복부 근육이 거의 사용되지 않아 이러한 자극이 줄어들게 되는 것이며, 특히 의자에 구부정하게 앉아 있는 자세는 복부 장기를 압박하면서도 장 운동을 촉진하는 근육 활동은 줄이기 때문에 장의 이동 속도가 더 느려질 수 있습니다. 게다가 장시간 앉아 있으면 골반 부위의 정맥 혈류가 정체되기 쉽습니다. 혈액순환이 원활하지 않으면 장 조직과 직장 주변 신경의 기능도 약간 둔화될 수 있고, 이로 인해 배변 반사가 둔감해지는 경우도 있습니다. 이때 배변 반사란 직장에 대변이 차면 신경 신호가 뇌로 전달되어 화장실에 가야 한다는 느낌을 만드는 과정인데요, 이 반사가 반복적으로 억제되거나 둔화될 경우 변이 더 오래 머물면서 수분이 빠져나가 변비가 심해지게 되는 것입니다. 따라서 변비를 방지하기 위해서는 오래 앉아있기 보다는 신체 활동량을 늘리고, 수분 섭취를 틈틈히 해주고, 식이섬유를 충분히 섭취해주는 것이 도움이 됩니다. 감사합니다.