침묵의 장기라고 불리는 간은 2/3를 잘라내도 재생이 된다고 하던데, 재생이 되는 원리가 궁금합니다.
간의 재생 원리는 보상적 증식이라는 메커니즘 덕분입니다.간이 절제되게 되면 체내에서는 즉시 HGF(간세포 성장인자)와 같은 신호 전달 물질이 분비되어, 평소 분열하지 않던 간세포들을 급격히 증식시킵니다.이때 단순히 세포 수만 늘리는 것이 아니라, 혈관과 담관을 포함한 복잡한 구조를 함께 만들어 원래의 대사 기능을 복구하게 됩니다.무엇보다 가장 놀라운 점은 간은 원래 무게와 부피를 기억하고 있으며, 본래 크기를 목표로 해서 목표에 도달하면 억제 인자를 내보내 성장을 스스로 멈춘다는 점입니다. 그래서 말씀하신대로 건강한 사람이라면 2/3를 잘라내도 보통 수개월 내에 원래 크기에 가깝게 회복수 있는 것입니다.다만, 이는 간세포가 건강할 때만 가능하며 간경변 등으로 조직이 딱딱해진 경우에는 이 재생 능력이 현저히 떨어지게 됩니다. 그래서 병원에서도 간이식을 할 때 가장 많이 확인하는 것이 이런 부분입니다.
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우리나라에 겨울철새로 알려진 참매가 왜 나중에는 봄인 3~5월에도 둥지를 트나요?
사실 참매는 말씀하신대로 시베리아 등 북쪽에서 번식하고 겨울에만 남하하는 겨울철새였으나, 최근 우리나라의 기온이 상승하며 번식 환경이 유리해지면서 이동 대신 정착을 택하는 텃새화 현상이 나타나고 있습니다.물론 그렇다고 해서 모든 참매들이 텃새화 되는 것은 아니지만 이전에 비해 많아진 것도 사실이죠.가장 큰 이유는 앞서 말씀드린 번신 환경인데, 그 외에도 우리나라 산림이 울창해지며 참매가 선호하는 은밀한 서식처와 풍부한 먹잇감이 확보된 점도 큰 요인입니다.게다가 기술 발달도 인한 것이기도 한데, 사실 과거에도 소수가 번식했을 가능성이 크지만 최근 조사 기술의 발달로 번식지가 더 많이 발견되며 학술적 정정이 이루어지고 있는 것이기도 합니다.
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도마뱀의 재생능력은 잘린만큼 똑같은 크기로 재생시키나요?
결론부터 말씀드리면 그렇지는 앟습니다.즉, 도마뱀의 재생 꼬리는 이전과 똑같지 않으며 보통 원래보다 짧거나 뭉툭하게 자라는 경우가 많습니다.무엇보다 가장 큰 차이는 내부 구조인데, 마디가 있는 뼈 대신 하나의 통으로 된 연골이 기둥 역할을 하게 됩니다.또한 재생 과정에서 상당한 에너지가 소모되기 때문에 비늘의 색상이나 질감이 원래와 달라지기도 합니다.그리고 말씀하신 재생 능력은 무한하지 않으며, 횟수가 반복될수록 재생 속도가 느려지고 형태가 불완전해집니다.보통 2~3회 정도는 가능하지만, 수백 번이나 반복하는 것은 신체적 한계와 영양 고갈 때문에 불가능합니다.결국 꼬리 재생은 완벽한 복원이 아니라, 살아남기 위한 임시방편으로 긴급 수리에 가깝습니다. 그래서 꼬리를 자주 잃는 도마뱀은 성장이 더디거나 번식 능력이 떨어지는 등 큰 생존 부담을 안게 됩니다.
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대부분의 나무들은 환경조건만 맞으면 수백년을 살 수 있나요?
결론부터 말씀드리면 그렇지 않습니다. 나무도 수명이 있습니다.예를 들어 포플러나 자작나무 같은 종은 성장이 빠른 대신 조직이 약해 대개 40~70년이면 노화로 생을 마감합니다. 반면 은행나무나 주목은 세포 재생 능력이 뛰어나고 병충해에 강해 수천 년을 버티는 유전자를 가진 종도 있죠.결론적으로 아무리 환경이 좋아도 단명하는 나무는 일정 크기가 되면 스스로의 무게를 견디지 못하거나 에너지 대사 효율이 떨어져 자연스럽게 고사합니다. 즉, 나무의 수명은 유전자가 허용한 최대치 안에서 환경 조건이 받쳐줄 때 비로소 완성되는 것입니다.
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하루살이는 정말 하루만 살기 때문에 이름이 그렇게 붙여졌을까요?
결론부터 말씀드리면 하루살이는 이름과 달리 유충 시절을 포함하면 물속에서 수개월에서 길게는 3년까지도 살아갑니다.그리고 우리가 보는 성충 모습은 오직 번식만을 위해 존재하는 마지막 단계로, 보통 1~3일 안에 생을 마감합니다.성충이 되면 입이 퇴화하여 아무것도 먹지 못하고 오로지 유충 때 비축한 에너지만 사용해 짝짓기에 전념하도록 진화했는데, '하루살이'라는 이름은 이 짧은 성충 시기만 본 사람들이 하루만 산다고 오해하여 붙인 명칭이기도 하죠.
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감자 싹에 독이 생기는 원리는 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 솔라닌은 감자가 처음부터 가지고 있는 일종의 자기방어 체계라고 보시면 됩니다.다시 말해 감자는 본래 야생에서 자신을 보호하기 위해 솔라닌이라는 천연 독소를 미량 가지고 있는 것이죠. 다만, 평소 식용 감자에는 그 양이 매우 적기 때문에 먹어도 아무런 문제가 없습니다. 하지만 감자가 햇빛에 노출되어 초록색으로 변하거나 싹이 돋기 시작하면 상황이 달라지는데, 이때 감자는 생장점을 보호하기 위해 해당 부위에 독성 물질을 급격히 농축시키는 것입니다.특히 감자 눈(싹이 나오는 부분)에 에너지가 몰리면서 싹을 보호하기 위해 독성 물질 농도가 급격히 높아지고, 햇빛을 받으면 감자 표면이 초록색으로 변하게 되는데, 이는 엽록소가 만들어지는 과정으로 엽록소 자체는 독이 없지만, 엽록소가 생성될 때 솔라닌도 함께 급증하는 경향이 있습니다.그래서 감자의 독성은 감자 전체에 퍼지는 것이 아니라 특정 부위에 집중되게 됩니다.결론적으로 감자는 원래 독을 가지고 있으며, 싹이 트거나 햇빛을 보는 것은 감자가 그 방어 모드를 가동하는 스위치가 켜지는 셈입니다.
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고등학교 생명화학 동아리에서 실험 추천
생기부를 위한 것이라면 데이터 수치화가 가능해야 유리할 것으로 보입니다.그래서 좀 추천을 해드리면..항생제와 천연추출물 감수성 테스트입니다.배지 위 디스크 확산법을 통해 농도별 억제권 지름을 측정하고 약물의 MIC를 수치화할 수 있습니다.두번째는 구강 상재균 살균 효능 비교입니다.가글액이나 치약 등 성분별 세균 배양 억제율을 계산하여 화학적 살균 기전과 구강 미생물 생태계를 분석하는 것이죠.세번째는 pH와 온도별 효소 활성 정량 분석입니다.대표적이면서도 가장 쉬운 아밀레이스 반응 후 베네딕트 검출 등을 통해 최적 활성 조건을 찾아 수치화 할 수도 있고, 조금 더 심화시킨다면 장용용 캡슐 등 제약 공학의 필요성과 연결해도 괜찮습니다.네번째는 DPPH 항산화 활성 측정입니다.식물 추출물의 활성산소 제거 능력을 색도 변화나 분광광도계로 수치화하여 기록하는 것이죠.마지막으로 혈구 삼투압 및 응집 반응입니다.농도별 수액 처리에 따른 적혈구 형태 변화를 관찰하고, 수혈 의학의 원리와 생체 내 항상성 유지의 중요성과 연결하면 좋습니다.의학과 약학까지 연결한다면 이정도 실험이 상당히 쉬운 수준입니다.이전에 비슷한 질문에 답을 드렸던 실험도 있는데, 실제 이정도 난이도면 고등학교에서도 충분히 가능한 실험들이죠.
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고초균으로 플라스틱 분해 실험하는 방법
사실 고초균을 이용한 플라스틱 분해 실험은 생분해성 플라스틱을 대상으로 설계하는 것이 가장 현실적입니다.왜냐하면 고등학생이라 하셨는데, 시간과 실험의 여건 때문입니다.먼저 고초균 표준 균주를 구해서 LB 배지에서 배양하고, 분해할 플라스틱은 표면적을 넓히기 위해 가루나 얇은 필름 형태로 전처리하여 준비하는 것이 좋습니다. 이후 액체 배지에 플라스틱과 균을 넣고 30~37도의 진탕 배양기에서 최소 2주 이상 장기 배양하며 효소 반응을 유도합니다.그리고 실험의 객관성을 위해 고초균이 없는 대조군을 반드시 설정하고, 실험 전후 플라스틱의 질량 변화를 정밀 저울로 측정해 수치화해야 합니다.더 깊이 있는 탐구를 원한다면 현미경으로 플라스틱 표면의 부식 상태를 관찰하거나, 배양액의 pH 변화를 추적하는 것도 좋은 방법이긴 하지만, 고등학생이시라면 시간과 여건이 가능할지는 모르겠습니다.
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일본에서는 희귀한 곤충이 분양 가능한 이유
걱정이 없다기 보다는 일본의 생태적 이유도 있고, 경제적인 이유도 있습니다.우선 일본은 1999년 규제를 완화하며 헤라클레스 같은 열대성 곤충의 수입을 허가했는데, 일본의 추운 겨울을 견디지 못해 자연 번식이 불가능하다고 판단했습니다. 즉, 야생에 풀려도 생태계에 정착할 확률이 낮다고 본 것입니다.또한 일본은 곤충 사육 문화와 시장 규모가 워낙 커서 이를 하나의 산업으로 인정하고 관리하는 방식을 택한 것이죠.하지만 토착종과 교잡 위험이 있는 특정 종들은 일본 내에서도 엄격히 금지되고 있습니다. 즉, 걱정이 없기 때문에 그런 것은 아닌 것이죠.반면 우리나라는 일본에 비해 국토가 좁고 생태계 변화에 민감하여 사전 차단을 원칙으로 삼고 있기 때문에 일본과의 정책 차이가 크게 날 수밖에 없는 것입니다.결과적으로 일본은 위험을 감수하면서도 경제적인 이유로 산업을 키운 것입니다. 하만 최근에는 야생 유출 문제가 불거져 규제 강화 목소리도 많이 나오고 있는 상황입니다.
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고양이가 높은 곳에서 떨어져도 안전하게 착지 하는 이유가 이 뼈가 없어서 그렇다고 하는데 어떤 뼈가 없는 건가요?
결론부터 말씀드리면 쇄골, 즉 빗장뼈가 퇴화하여 없거나 있어도 아주 작기 때문입니다.고양이는 사람과 달리 쇄골이 어깨를 고정하지 않아 앞다리가 몸통에 근육으로만 연결되어 있습니다. 그 덕분에 공중에서 몸을 유연하게 비트는 착지 반사가 가능하며, 착지 시 앞다리가 충격을 흡수하는 완충 작용도 합니다.또한 고양이는 척추뼈가 유연해서 공중에서 몸을 180도 이상 빠르게 회전시킬 수 있습니다. 귀 안의 전정기관이 발달해 어느 방향이 지면인지를 감지하며, 낙하 시 몸을 넓게 펼쳐 공기 저항을 이용해 속도를 늦추기도 합니다. 하지만 아무리 유연해도 너무 낮은 곳은 몸을 돌릴 시간이 부족하고, 너무 높은 곳은 충격이 커서 위험할 수도 있습니다.
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