답변 내역

안녕하세요.인간의 기억은 신경세포들 사이의 틈인 시냅스 연결 강도가 변화하면서 분산된 형태로 저장되는 생물학적 과정입니다. 기억의 형성은 신경세포, 즉 뉴런 사이의 시냅스 연결 변화에서 이루어지는데요 우리가 어떤 경험을 하거나 새로운 정보를 학습하면 관련된 뉴런들이 동시에 활성화됩니다. 이때 특정 뉴런 사이의 연결이 강화되는 현상이 나타나는데 이를 장기강화라고 합하며 이는 반복적인 신경 활동을 통해 시냅스의 전달 효율이 증가하는 현상으로, 같은 신경회로가 다시 활성화되기 쉬운 상태를 만들어 줍니다. 이때 기억 형성에 중요한 뇌 구조는 해마인데요, 해마는 새로운 경험을 단기 기억에서 장기 기억으로 전환하는 역할을 합니다. 어떤 사건을 경험하면 처음에는 해마가 관련 정보를 일시적으로 통합하여 저장하는데 시간이 지나면서 그 기억은 점차 대뇌 피질의 여러 영역으로 분산되어 장기 기억으로 정착됩니다. 반면 공포, 위협과 같은 감정이 강하게 관련된 기억에는 편도체가 중요한 역할을 하는데요, 감정적으로 중요한 사건일수록 기억이 더 강하게 형성되도록 해마와 상호작용합니다. 그래서 사고라던가 큰 손해가 발생했다거나, 강한 기쁨 같은 사건은 비교적 오래 기억에 남는 경향이 있습니다. 이때 기억을 떠올리는 과정도 단순히 컴퓨터에 저장된 정보를 읽어오는 것처럼 진행되는 것이 아니라 당시와 관련된 신경회로가 다시 활성화되면서 기억이 재구성됩니다. 이 과정에서 현재의 감정, 새로운 정보, 주변 상황이 영향을 주어 기억 내용이 약간씩 변할 수 있으며 이를 기억 재고정이라고 합니다. 기억을 다시 떠올릴 때 기존 기억이 일시적으로 불안정해지고, 다시 저장되는 과정에서 내용이 일부 수정될 수 있다는 의미입니다.따라서 인간의 기억은 신경 연결의 가소성을 기반으로 한 것으로, 경험을 통해 시냅스 연결이 강화되거나 약화되며, 기억을 떠올릴 때마다 그 정보가 재구성되고 다시 안정화됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 태양빛에 물건이 오래 노출될 경우 색이 바래는 현상을 흔히 볼 수 있는데요, 이는 자외선이 물질의 색을 내는 분자 구조를 화학적으로 변화시키는 광분해 현상을 유발하기 때문입니다. 물체의 색은 기본적으로 염료나 색소 분자가 특정 파장의 빛을 흡수하고 나머지 빛을 반사하면서 나타납니다. 그런데 햇빛에는 가시광선뿐 아니라 고에너지의 자외선이 포함되어 있는데요, 자외선은 분자의 화학 결합을 끊을 수 있을 정도로 에너지가 높다보니 색소 분자에 흡수되면 분자의 구조가 변형될 수 있습니다. 이때 색소 분자 안에는 보통 공액 이중결합 구조가 존재하는데요 이 구조는 여러 개의 이중결합이 서로 연결된 형태입니다. 이 구조가 특정 파장의 빛을 흡수하면서 색을 만들어 내고 있는데, 자외선이 이 구조에 에너지를 전달하면 이중결합이 끊어지거나 분자의 배열이 변형될 수 있습니다. 결과적으로 원래 빛을 흡수하던 방식이 달라져서 색이 약해지거나 거의 무색에 가까운 물질로 변하게 되는 것입니다. 또한 자외선은 공기 중의 산소와 만나 산화반응을 촉진하는데요 색소 분자가 자외선에 의해 활성화되면 산소와 반응하여 과산화물이나 산화된 분자로 변하게 됩니다. 빛에 의한 산화가 일어나면 색소 분자의 전자 구조가 변하면서 더 이상 특정 파장의 빛을 흡수하지 못하게 되어 색이 점점 사라지게 되는 것입니다. 언급해주신 종이의 색이 바래는 현상은 이 과정이 특히 잘 나타나는데요, 종이의 경우에는 색소뿐 아니라 종이의 주성분인 셀룰로오스도 자외선에 의해 일부 분해되거나 산화됩니다. 그 결과 색소 분자가 손상될 뿐 아니라 종이 자체도 누렇게 변하는 경우가 많은 것이며 옷감이나 플라스틱도 마찬가지로 색소 분자의 광분해와 산화 반응이 반복되면서 색이 점점 옅어지는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 생각하고 싶지 않은 기억이 갑자기 떠오르는 현상은 기억을 저장하고 관리하는 뇌 구조와 감정 처리 시스템의 작동 방식과 관련이 있습니다. 인간의 기억은 뇌의 해마라는 구조에서 형성되고 정리되는데, 특히 해마는 경험을 장기 기억으로 저장하는 역할을 합니다. 이때 감정적으로 강한 사건일수록 더 강하게 기록되는 특징이 있는데요 예를 들자면 돈을 잃거나, 크게 화가 났거나, 충격을 받은 사건은 훨씬 강하게 각인되고 이는 뇌가 중요한 경험을 다시 기억해서 미래에 같은 실수를 피하라는 생존 전략을 가지고 있기 때문입니다.이 과정에서 중요한 역할을 하는 구조로 편도체가 있습니다. 편도체는 불안, 분노 등의 감정을 처리하는 뇌 영역인데요 어떤 사건이 강한 감정과 연결되면 편도체가 그 기억을 중요한 사건으로 표시합니다. 이렇게 표시된 기억은 해마와 연결되어 더 강하게 저장되며 그래서 돈을 잃은 경험이나 화나는 사건은 기억에서 잘 지워지지 않고 반복적으로 떠오르기 쉬운 구조가 됩니다. 특히 말씀해주신 것처럼 인간의 뇌에는 생각을 억제하려고 할수록 오히려 더 떠오르는 현상이 있는데요, 이를 아이러니 과정 이론이라고도 합니다. 예를 들어 이 생각은 하지 말아야지라고 의식적으로 억누르면, 뇌의 다른 시스템이 지금 그 생각을 하고 있는지 감시하게 됩니다. 다시 말해서 오히려 이 감시 과정 자체가 해당 생각을 다시 활성화시키기 때문에 결과적으로 더 자주 떠오르게 되는 것입니다. 따라서 생각하고 싶지 않은 내용들을 저절로 떠올리는 것은 뇌가 기능에 맞게 정상적으로 작동하고 있다는 증거라고도 볼 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.우리나라는 암 검진이 매우 활발하고 의료 접근성이 높다보니 암이 많이 발견되는 국가인 것은 맞지만, 그렇다고 해서 암 발생 1위 국가는 아닙니다. 즉 실제 암이 더 많다기보다 조기 발견율이 높기 때문에 통계상 발생률이 높게 보이는 것입니다. 질문해주신 암 발생이 가장 낮은 국가는 세계보건기구 자료를 기준으로 보면 대부분 아프리카나 개발도상국이라고 할 수 있습니다. 니제르, 감비아, 네팔이 그 예시인데요, 이 국가들은 인구 10만 명당 암 발생이 약 78~81명 정도로 보고되는 반면 선진국은 보통 300~450명 수준입니다. 하지만 암 발생이 낮다고 해서 실제로 암이 적다고 확정하기는 어려운데요, 개발도상국의 경우 암 검진 시스템이 부족하고 병원 접근성이나 암 등록 통계 시스템 부족한데다가 많은 환자가 진단 없이 사망하는 경우가 많습니다. 그래서 실제로는 암이 있어도 통계에 잡히지 않는 경우가 많기 때문에 통계적으로 낮게 보일 가능성이 큰 것입니다. 그래도 일부 생활 방식은 암 위험을 낮추는 방향으로 작용할 수 있는데요, 아무래도 서구 국가와는 달리 가공육이나 설탕이 많이 함유된 음식의 섭취 비율이 매우 적다보니 암 발생을 줄이는데 영향을 줄 수는 있습니다. 또한 아프리카 국가의 경우 비만율이 굉장히 낮고, 농업 중심의 생활방식 때문에 활동량은 높은 것이 암 위험을 감소시킬 수 있는 요인으로 작용합니다. 감사합니다.

안녕하세요.물속에서 달리거나 앞으로 나아갈 때 몸이 앞으로 고꾸라지지 않으려면 물 속은 부력과 큰 유체 저항이 동시에 작용하기 때문에 엉덩이와 허벅지 근육이 추진력을 만들고, 복부 코어 근육이 몸의 중심을 안정시키며, 등 근육이 상체 자세를 유지하는 구조가 이루어져야 합니다. 우선 하체의 추진력을 만드는 근육을 길러야 하는데요, 아무래도 물속에서 앞으로 나아가기 위해서는 발로 바닥을 밀어내거나 다리를 들어 올려 이동해야 하는데 이때 허벅지 앞쪽의 대퇴사두근과 엉덩이 근육인 대둔근을 주로 사용합니다. 대퇴사두근은 무릎을 펴면서 몸을 앞으로 밀어주는 역할을 하고, 대둔근은 엉덩이를 펴면서 몸 전체를 앞으로 추진하는 힘을 만들어 냅니다. 또한 물속에서는 발이 지면에 강하게 고정되지 않다보니 상체가 쉽게 앞으로 숙여지거나 흔들릴 수 있는데요, 이때 몸의 중심을 안정시키는 역할을 하는 근육인 복부의 복직근과 몸의 측면 안정성을 담당하는 복사근을 길러야합니다. 마지막으로 물속에서는 부력 때문에 상체가 약간 떠오르려는 힘이 작용하기 때문에 몸의 앞뒤 균형을 유지하는 것이 중요한데요, 이때 허리를 펴고 몸을 곧게 유지하는 역할을 하는 근육이 척추 주변의 척추기립근입니다. 따라서 이 근육이 충분히 발달시켜주면 상체가 앞으로 무너지지 않고 몸이 곧은 상태로 추진력을 전달할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 성장을 다 한 상태라고 하더라도 키 성장과 손톱이나 모발 성장은 거의 관계가 없습니다. 오히려 성인이 되면 남는 에너지가 지방으로 저장되기 때문에 뱃살이 늘기 쉬운 것은 맞지만 손톱이나 머리카락이 특별히 더 빨라지는 것은 아닙니다.우선 성장기에는 음식으로 섭취한 에너지의 상당 부분이 신체 성장에 사용되다보니, 뼈 길이가 늘어나고 근육이 증가하며 장기와 조직이 발달합니다. 해당 과정에는 성장호르몬과 인슐린유사성장인자‑1 같은 호르몬이 중요한 역할을 하는데요, 성장판이 열려 있는 동안에는 단백질 합성과 세포 분열이 활발하여 에너지 소비가 큽니다. 하지만 성인이 되면 뼈의 성장판이 닫히고 키 성장이 멈추다보니 이전에 성장에 사용되던 에너지 소비가 줄어듭니다. 이때 섭취한 에너지가 소비량보다 많으면 잉여 에너지는 대부분 지방 조직에 저장되는데, 특히 복부 주변의 내장지방과 피하지방으로 축적되기 쉬워서 뱃살이 증가하는 경우가 많습니다. 따라서 말씀해주신 것처럼 성장을 다 하고 났을 때 뱃살이 축적되기 쉬운 것은 사실입니다.하지만 손톱과 머리카락의 성장 속도는 다른 개념인데요 우선 손톱은 손톱 뿌리의 세포 분열로 자라며, 머리카락은 모낭 속 세포가 계속 분열하면서 길어집니다. 이 과정은 성장판처럼 특정 시기에만 일어나는 것이 아니라 평생 지속되는 조직 재생 과정이다보니, 성인이 되었다고 해서 이 속도가 특별히 빨라지지는 않습니다. 오히려 일반적으로는 나이가 들수록 세포 분열 속도와 대사율이 조금씩 감소하기 때문에 손톱과 모발 성장 속도는 약간 느려지는 경향이 있습니다. 하지만 이 역시 개인차가 존재하는데요, 예를 들어 단백질 섭취가 많아지거나 건강 상태가 좋아지면 일시적으로 성장 속도가 좋아질 수 있습니다. 또 나이가 들면서 체중이 늘거나 호르몬 상태가 바뀌면 모발 성장 주기가 달라질 수도 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.우선 지구상에 존재하는 모든 생명체의 경우 DNA를 기본 유전 물질로 갖습니다. 이때 DNA란 염기, 오탄당, 인산기가 1: 1: 1의 비율로 결합된 뉴클레오티드를 단위체로 사용하는 중합체를 의미하는데요, 염기로는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민 4종류를 사용하며, 이 염기 서열에 따라서 유전정보가 결정되는 것입니다. 따라서 DNA 복제는 생명체에서 유전 정보가 다음 세대로 정확하게 전달되도록 하는 핵심 과정인데요, 세포분열에 앞서서 DNA를 정확히 복사하는 과정이 이루어지지 않으면, 새로 만들어지는 세포는 필요한 유전 정보를 제대로 갖지 못하게 됩니다. 먼저 DNA 복제의 기본 개념을 보면, DNA는 두 가닥의 뉴클레오타이드 사슬로 이루어진 이중 나선 구조를 가지고 있으며 이중나선 구조는 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭에 의해 밝혀졌습니다. DNA 복제 과정에서는 이 두 가닥이 서로 분리되고, 각각의 가닥이 주형이 되어 새로운 상보적 가닥이 합성되는 반보존적 복제 방식이 적용됩니다. 이 과정에서 중요한 역할을 하는 효소가 DNA 중합효소인데요, 이 효소는 주형에 상보적인 염기를 기존에 존재하고 있던 3'-OH기에 인산기를 이용해 인산이에스테르 결합을 형성시켜주는 역할을 합니다.DNA 복제가 유전 정보 전달에서 가지는 의미는 세포 분열 시 동일한 유전 정보를 유지하는 것인데요, 우선 생물의 몸을 이루는 대부분의 세포는 체세포 분열을 통해 만들어집니다. 이때 DNA 복제가 정확하게 이루어지면 딸세포는 부모 세포와 동일한 유전 정보를 가지게 되는 것이고 이는 다세포 생물의 성장과 조직 형성에 필수적인 조건입니다. 예를 들어 인간의 몸에서 피부, 혈액, 장 조직 등은 지속적으로 세포 분열을 통해 새롭게 만들어지는데, DNA 복제가 정확해야 모든 세포가 동일한 유전 정보를 유지할 수 있습니다. 또한 DNA 복제는 유전적 안정성을 유지하는 역할을 하는데요, 복제 과정에서는 수십억 개의 염기쌍이 복사되지만, 생물은 매우 높은 정확도를 유지합니다. 이는 DNA 복제 과정에서 교정기능과 DNA 수선시스템이 작동하기 때문으로 예를 들어 DNA 중합효소는 새로운 염기를 붙일 때 잘못된 염기가 삽입되면 이를 다시 제거하고 올바른 염기로 교체하는 능력을 가지고 있습니다. 이러한 메커니즘 덕분에 DNA 복제의 오류율은 매우 낮아집니다. 마지막으로 DNA 복제는 유전 정보의 세대 간 전달에도 중요한 의미가 있는데요, 생식세포가 만들어질 때도 DNA 복제가 선행되어야 하며, 이를 통해 부모의 유전 정보가 자손에게 전달됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.백신 개발 과정에서 불활성화 방식과 재조합 단백질 방식의 공통점은 둘다 인체 면역계를 자극해 병원체에 대한 방어 능력을 형성한다는 점입니다. 우선 불활성화 백신이란 실제 바이러스를 배양한 뒤 감염 능력만 제거하여 사용하는 방식을 말하는데요, 예를 들어 SARS-CoV-2를 이용한 불활성화 백신인 코로나바이러스 백신이 대표적인 예시입니다. 이 경우에는 먼저 세포 배양 시스템에서 바이러스를 대량 증식시킨 뒤, 포르말린과 같은 화학 물질을 처리하여 바이러스의 핵산을 변형시켜 더 이상 복제하지 못하게 만듭니다. 즉 이 과정을 통해 바이러스는 감염력은 잃지만 표면 단백질 구조는 거의 그대로 유지됩니다. 면역학적으로 불활성화된 바이러스 입자가 체내에 들어오면 항원제시세포가 이를 포식하고 바이러스 단백질을 분해하여 보조 T 세포에 제시하며, 이후 B세포가 활성화되어 항체를 생산하게 됩니다. 이때 바이러스 전체 구조가 존재하기 때문에 스파이크 단백질뿐 아니라 여러 바이러스 단백질에 대한 항체가 동시에 형성될 수 있습니다. 하지만 생산 공정에서 어려움이 있는데요, 우선 불활성화 백신의 경우 병원체 대량 배양이 필요하기 때문에 생물안전시설이 필요하고 공정 역시 매우 복잡합니다.반면에 재조합 단백질 백신은 바이러스 전체를 사용하지 않고 면역 반응을 일으키는 특정 단백질만 인공적으로 생산하는 방식인데요, 위에서 언급한 SARS-CoV-2의 경우에 대해 예를 들자면, 면역 반응의 핵심 항원인 스파이크 단백질 유전자를 세포에 삽입하여 단백질을 생산합니다. 이 방식으로 개발된 백신의 대표적인 예가 노바백스의 COVID-19 백신입니다. 또한 생산 과정에서는 먼저 바이러스 항원 단백질의 유전자를 클로닝한 뒤, 이를 진핵생물의 세포 발현 시스템에 넣어 단백질을 대량 생산하며 이후 단백질을 정제하고 안정화한 뒤 백신 제형으로 만듭니다. 이 과정은 실제 병원체를 배양할 필요가 없다는 점에서 안전성과 공정 관리 측면에서 불활성화 백신 제조 공정보다 유리합니다. 감사합니다.

안녕하세요.심해는 수심 약 200m 이하부터의 바다를 말하는데요, 햇빛이 거의 도달하지 않고 수압은 높은데다가 온도는 매우 낮습니다. 깊이에 따라 환경에 차이가 많이 나기 때문에 생물 종류도 달라지는데요, 우선 약 200~1000m에 해당하는 중층 해역의 경우 햇빛이 거의 사라지는 구간으로 황혼대라고도 불리며, 스스로 빛을 내는 생물 발광 생명체들이 많이 서식합니다. 대표적으로 랜턴피시가 있는데요 몸에 발광기관을 가지고 있어 어두운 바다에서 의사소통이나 위장에 사용합니다. 다음으로 약 1000~4000m에 해당하는 위치는 심해대인데요, 이 구간에서는 완전히 어두운 환경이 지속되고 압력도 매우 높다보니 외형이 매우 독특한 생물들이 발견됩니다. 대표적으로 머리 위에 낚싯대처럼 생긴 발광 기관을 가진 아귀가 있으며 발광 기관을 이용해 작은 물고기를 유인해 잡아먹습니다. 또한 투명한 머리 구조로 유명한 배럴아이 피시도 이 깊이에서 발견됩니다. 게다가 심해에는 매우 특이한 무척추동물도 많이 사는데요, 몸이 젤리처럼 투명하고 빛을 내는 빗해파리가 있습니다. 더 깊이 내려가 약 4000~6000m에 해당하는 초심해대에서는 생물의 수가 상대적으로 줄어들지만 여전히 다양한 생물이 존재하는데요, 예를 들어 바닥에서 천천히 이동하며 유기물을 먹는 해삼이나 긴 다리를 가진 심해 거미게 등이 있습니다. 마지막으로 6000m 이상의 깊이에 해당하는 해구대는 지구에서 가장 깊은 바다 환경이며, 대표적으로 잘 알려진 해구로는 마리아나 해구가 있습니다. 이곳은 압력이 매우 높지만 여전히 생물이 발견되는 곳으로, 투명한 몸을 가진 심해 달팽이물고기와 해구 바닥에서는 작은 갑각류인 심해 단각류가 발견되었습니다. 특히 이러한 생물들은 높은 압력에서도 단백질 구조가 안정하도록 특별한 생화학적 적응을 가지고 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 농약은 신경 전달 억제, 효소 반응 차단과 같은 생화학적 반응이나 생리 기능을 방해하는 화학 작용을 통해 생물을 제거하거나 성장을 억제하는데요 즉, 농약은 생물의 신경계, 광합성, 세포 분열, 호르몬 작용 등 핵심적인 생명 활동을 화학적으로 차단하는 방식입니다. 살충제는 해충을 제거하는 약이며 대표적인 작용원리는 신경계 교란입니다. 곤충의 신경 전달은 신경전달물질인 아세틸콜린이 방출되었다가 다시 분해되면서 정상적으로 이루어지는데 유기인계나 카바메이트 계열 살충제는 아세틸콜린을 분해하는 효소의 작용을 화학적으로 억제합니다. 그러면 신경 신호가 멈추지 않고 지속적으로 전달되어 곤충의 근육이 과도하게 수축하게 되고 결국 마비나 사망이 발생하는 것입니다.다음으로 잡초를 제거하는 제초제는 식물의 광합성이나 특정 대사 경로를 방해하는 방식으로 작용하며 대표적으로 글리포세이트가 있습니다. 이 물질은 식물에서 방향족 아미노산을 만드는 효소인 EPSP 합성효소를 억제하며 결과적으로 단백질 합성에 필요한 페닐알라닌, 티로신, 트립토판 같은 아미노산이 만들어지지 못해 식물의 성장과 생존이 중단됩니다.마지막으로 식물 호르몬을 교란하는 제초제도 있는데요, 2,4-D를 예로 들 수 있습니다. 이 물질은 식물 성장 호르몬인 옥신과 유사하게 작용하지만 과도한 신호를 발생시켜 세포가 비정상적으로 성장하게 만들며 결과적으로 조직이 뒤틀리고 결국 식물이 죽게 됩니다. 감사합니다.