안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 생명체가 진화를 하기 위해서는 몇세대를 거쳐야 하나요?
안녕하세요.생명체는 끊임없이 변화하는 자연환경과 생태계에 적응하면서 진화를 거듭해왔습니다. 그렇다면 생명체가 진화를 이루기 위해서는 몇 세대나 지나야 할까요? 진화의 속도는 생명체의 종류와 환경 조건에 따라 달라집니다. 일반적으로 세대 시간이 짧을수록, 그리고 환경 변화가 빠를수록 진화도 빠르게 일어납니다. 예를 들어, 세균과 같은 미생물은 몇 시간에서 며칠 만에 한 세대를 이루기 때문에, 돌연변이나 자연선택의 영향으로 수십수백 세대 동안 변화가 나타날 수 있습니다.반면 포유류나 조류처럼 세대 시간이 긴 생물들은 진화적 변화가 나타나는 데 오랜 시간이 걸립니다. 인간의 경우 한 세대가 수백만 년에 걸쳐야 유의미한 변화가 나타납니다. 하지만 환경 변화가 극단적이거나 선택압이 강하게 작용하는 경우, 예상보다 빠른 속도로 진화가 일어날 수도 있습니다. 결론적으로, 생명체가 몇 세대를 거쳐 진화하는지는 세대 시간, 돌연변이율, 자연선택의 강도 등에 따라 다르며, 미생물처럼 짧은 세대 주기를 가진 생물은 빠르게 변화하지만, 인간과 같은 생물은 오랜 시간이 필요합니다.
Q. 지구의 생명체는 왜 탄소기반으로 만들어져 있나요?
안녕하세요.지구상의 모든 생명체는 탄소(C)를 기반으로 이루어져 있습니다. 이는 탄소가 가진 화학적 특성 덕분인데, 그 이유는 다음과 같습니다.1. 탄소의 뛰어난 결합 능력: 탄소 원자는 4개의 공유 결합을 형성할 수 있는 능력을 가집니다. 이를 통해 다양한 원소(수소, 산소, 질소, 황, 인 등)와 결합하여 복잡한 분자 구조를 형성할 수 있습니다. 단순한 탄화수소부터 복잡한 단백질, DNA 같은 생체고분자까지 매우 다양한 형태를 만들 수 있습니다.2. 긴 사슬과 복잡한 구조 형성 가능: 탄소 원자는 다른 탄소 원자와 쉽게 결합하여 직선형, 가지형, 고리형 구조를 만들 수 있습니다. 이러한 구조적 유연성 덕분에 다양한 생체분자가 형성될 수 있으며, 이를 통해 효소, 세포막, 유전 물질 등 생명체의 필수 요소들이 안정적으로 존재할 수 있습니다.3. 탄소-탄소 결합의 안정성: 탄소 원자끼리의 결합은 상대적으로 안정적이면서도 가공하기 쉬운 특성을 가집니다. 너무 강하면 반응성이 낮아지고, 너무 약하면 쉽게 깨지지만, 탄소-탄소 결합은 생명체의 다양한 화학 반응이 가능하도록 적절한 안정성을 제공합니다.4. 생명에 필수적인 화학 반응이 가능: 생명체는 물속에서 복잡한 화학 반응을 수행해야 합니다. 탄소 기반 분자는 물과 잘 반응하면서도 쉽게 조절 가능한 화학 반응을 유도할 수 있기 때문에 생명체의 대사 활동에 적합합니다.탄소 이외의 다른 원소 기반 생명체의 가능성에 대해 다음과 같이 생각해볼 수 있습니다. 탄소 외에도 생명체의 기반이 될 가능성이 있는 원소로 규소(Si), 인(P), 붕소(B) 등이 제시된 적이 있습니다.규소(Si) 기반 생명체를 예로 들자면, 규소는 탄소와 같은 4개의 공유 결합을 형성할 수 있기 때문에 가장 유력한 대체 원소로 거론됩니다. 하지만 규소는 탄소와 비교했을 때 다음과 같은 단점이 있습니다. 하지만 규소-규소 결합이 불안정하여 긴 사슬을 만들기 어렵습니다. 규소 화합물은 탄소 화합물보다 덜 다양하여 생명체에 필요한 복잡한 분자 구조를 만들기 힘듭니다.
Q. 호주 대륙의 생태계가 다른 대륙들과는 많이 다른 이뮤는 무엇인가요?
안녕하세요.호주 대륙의 독특한 생태계가 형성된 이유에 대해 답변드리겠습니다. 호주의 생태계는 다른 대륙과 비교했을 때 매우 독특하며, 이곳에서만 볼 수 있는 고유종(Endemic species)이 많습니다. 이는 여러 가지 지리적, 기후적, 생물학적 요인들이 복합적으로 작용한 결과입니다. 첫 번째 이유는 호주의 오랜 고립입니다. 호주는 약 5,000만 년 전 곤드와나 대륙에서 분리된 이후 다른 대륙과의 연결이 거의 없었습니다. 이로 인해 외부에서 새로운 동식물이 유입되지 않았고, 기존에 존재하던 생물들이 독자적인 방식으로 진화할 수 있었습니다. 두 번째로, 포유류 진화의 독특한 경로를 들 수 있습니다. 호주에는 유대류(캥거루, 코알라, 웜뱃 등)와 단공류(오리너구리, 바늘두더지)와 같은 특이한 포유류가 서식하는데, 이는 태반 포유류가 호주로 유입되지 못했기 때문입니다. 그 결과, 유대류가 주요 포유류로 자리 잡으며 다양한 종으로 분화했습니다. 세 번째로, 기후와 환경의 다양성이 호주의 생태계를 더욱 독특하게 만들었습니다. 호주는 사막, 열대우림, 온대림, 초원 등 다양한 기후대를 포함하고 있으며, 각 환경에 적응한 생물들이 독립적으로 진화했습니다. 예를 들어, 호주의 대표적인 나무인 유칼립투스는 건조한 기후에 적응한 결과물이지만, 이는 다른 대륙에서는 보기 어려운 식물군입니다. 네 번째로, 외래종의 유입이 적었다는 점도 중요한 요인입니다. 호주는 오랜 기간 외부와 단절되어 있었기 때문에 다른 대륙에서 흔한 육식 포유류(예: 늑대, 곰, 사자 등)가 거의 없었습니다. 따라서 호주의 동물들은 상대적으로 덜 공격적인 생존 전략을 택할 수 있었고, 그 결과 천적이 적은 환경에서 독특한 형태로 진화했습니다. 그러나 유럽인들이 이주하면서 외래종(여우, 토끼, 고양이 등)이 유입되었고, 이는 호주의 고유 생태계를 위협하는 요소가 되었습니다. 현재 호주 정부는 외래종 관리 및 보호구역 지정 등의 조치를 통해 독특한 생태계를 보존하려고 노력하고 있습니다. 결론적으로, 호주의 독특한 생태계는 대륙의 고립, 포유류 진화의 특수성, 다양한 기후 환경, 외래종 유입의 제한 등의 요인이 복합적으로 작용한 결과입니다. 이러한 환경 덕분에 호주는 전 세계적으로도 유례없는 독창적인 생물 다양성을 유지하고 있으며, 이를 보호하는 것이 매우 중요한 과제가 되고 있습니다.
Q. 무시무시한 독초라고 하는 짐피짐피는 어디에서 자생하는 식물인가요?
안녕하세요. 짐피짐피는 오스트레일리아 동부 퀸즐랜드의 열대우림에서 자라는 식물입니다. 그 지역 원주민인 굽비 굽비/Gubbi gubbi'족이 부르는 이름을 그대로 따온 것입니다. 식물체 전체가 아주 미세한 털로 뒤덮여 있는 짐피짐피는 털을 통해 자신을 뜯어먹는 초식동물과 애벌레는 물론, 인간과 동물까지 자신의 근처에 얼씬도 못하게 만들어 스스로를 보호하고 있습니다. 짐피짐피의 털에 조금이라도 닿는 순간 고통은 시작됩니다. 털에 닿은 부위에 두드러기가 나고 따끔거리며, 심하면 관절의 림프절이 부어올라 찌르는 듯한 통증으로 번져오릅니다. 얼마나 많은 털이 피부에 닿았는가에 따라 고통이 사라지기까지 며칠에서 몇 년까지 걸리는 데다 닿지 않아도 털이 공기 중으로 날아다니면서 우리의 눈이나 호흡기로 들어갈 수 있기 때문에 짐피짐피의 근처에가는 것만으로도 고통을 느낄 수 있습니다.
Q. 나무 전체가 맹독을 가진다는 만치닐이라는 식물은 어떤 성분을 가지고 있나요?
안녕하세요. 미국의 플로리다에서부터 카리브해, 북중미에 분포하고 있는 만치닐 나무는 풍성한 나뭇잎과 더불어 최대 15m까지 성장합니다. 그 때문에 방풍림에 최적화되어 해변 도시에 널리 심겨 있으며 만치닐 나무의 목재는 단단하고 조밀해서 배나 가구를 만드는 데 이용됩니다. 게다가 먹음직스럽고 향기로운 냄새가 나는 사과 모양의 작은 열매는 이 나무를 더욱 매혹적으로 만들어 줍니다. 구아바와 비슷한 달콤한 향이 나는 열매는속을 갈라 보면 더욱 향긋한 향기에 한 입 베어 물지 않고는 못 배긴다고 합니다. 그런데 이 열매를 먹는 순간, 목숨을 잃을 수 있습니다. 피부에 열매의 즙이 몇 방울 닿기만 해도 물집이 생기고 극심한 통증을 느끼게 되는 강력한 독을 가지고 있어 카리브해 지역의 원주민들은 이 수액을 이용해 독화살을 만들기도 했습니다.