안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 낮에 졸음이 몰릴경우 밖을 나가 햇빛쐬는게 왜 가장 효과적인가요
안녕하세요.낮에 졸음이 몰릴 때 햇빛을 쬐는 것이 가장 효과적인 이유는 생체 시계(서카디안 리듬, Circadian Rhythm)와 멜라토닌 억제 효과 때문입니다. 햇빛을 받으면 뇌 속의 시신경 교차상핵(SCN, Suprachiasmatic Nucleus)이 활성화되어 생체 리듬이 조절됩니다. 졸음의 원인은 멜라토닌(수면 호르몬) 때문인데요, 햇빛을 받으면 망막이 빛을 감지하고, 이를 SCN에 전달하여 멜라토닌 분비를 억제합니다. 특히 청색광(Blue light, 460~480nm)이 멜라토닌 억제 효과가 크기 때문에 낮에 자연광을 받으면 각성이 촉진됩니다. 또한 햇빛을 쬐면 뇌에서 세로토닌(Serotonin) 분비가 증가합니다. 세로토닌은 기분을 좋게 하고 집중력을 높이며, 멜라토닌의 전구체 역할을 합니다. 낮에 세로토닌이 충분히 분비되면, 밤에는 멜라토닌으로 전환되어 수면의 질이 향상됩니다. 햇빛을 받으면 코르티솔(Cortisol, 스트레스 호르몬)이 증가하여 뇌가 더 깨어 있도록 도와줍니다. 또한 아침에 햇빛을 많이 받을수록 코르티솔 분비가 원활해져 낮 동안 졸음이 덜 오게 됩니다.
Q. 나무들도 동물들 처럼 서로 소통을 하나요?
안녕하세요. 네, 나무들도 서로 소통을 합니다.비록 동물처럼 소리를 내거나 몸짓으로 표현하지는 않지만, 화학적 신호, 뿌리 네트워크, 곰팡이와의 공생 관계 등을 통해 정보를 교환하는데요, 이를 "나무의 언어(Tree Communication)"라고 부르기도 합니다. 나무는 자신이 위험에 처하면 공기 중으로 특정 화학물질을 방출하여 주변 나무들에게 경고합니다. 아카시아 나무를 예로 들어보자면, 초식동물(예: 기린)이 아카시아 잎을 뜯어먹으면, 나무는 에틸렌(Ethylene)과 같은 휘발성 유기화합물(VOC)을 공기 중에 방출합니다. 근처에 있는 다른 아카시아 나무들은 이를 감지하고 잎에 독성 탄닌(Tannin)을 증가시켜 초식동물이 먹지 못하게 합니다. 이외에도 나무들은 뿌리를 통해 직접 신호를 주고받기도 합니다. 많은 나무들은 뿌리를 통해 화학적 신호를 전송하여 서로 영양분을 공유하거나 경고 신호를 보내는데요, 특히, "어머니 나무(Mother Tree)"는 주변 어린 나무들에게 뿌리를 통해 양분을 전달하기도 합니다.
Q. 대머리 독수리는 왜 유독 정수리에 털이 없는 걸까요?
안녕하세요. 대머리 독수리가 대머리인 이유에 대해서 진화론의 창시자인 생물학자 찰스 다윈은 대머리독수리의 머리가 벗겨진 것은 세포 감염을 막기 위해 진화된 결과라고 주장한 바 있습니다. 대머리독수리는 주로 죽은 동물의 고기를 먹이로 삼는데요, 보통은 죽은 동물의 몸속에 머리를 박고 고기를 섭취하는데 이때 머리 깃털에 세균이 달라붙어 감염될 가능성이 높습니다. 하지만 머리에 깃털이 없으면 세균 감염의 가능성이 작으므로 자연스럽게 깃털이 없어져 대머리로 진화했다는 것이 찰스 다윈의 논리입니다. 하지만 찰스 다윈의 주장과 달리, 체온 조절을 쉽게 하기 위해 대머리독수리의 머리가 벗어지게 되었다는 학설도 있는데요, 벗어진 머리를 통해 열을 내보내 체온이 올라가는 것을 막아준다는 것입니다.
Q. 무척추동물도 자율신경계가 있나요?
안녕하세요. 물벼룩이 카페인을 섭취했을 때 심장 박동이 빨라지는 이유는 사람과 정확히 같은 원리는 아니지만, 유사한 기작이 작용하기 때문입니다. 인간은 자율신경계(교감신경과 부교감신경)를 통해 심박수를 조절합니다. 카페인은 아데노신(Adenosine) 수용체를 차단하여 교감신경을 활성화하고, 아드레날린(Adrenaline) 분비를 촉진하는데요, 이로 인해 심장 박동이 빨라지고 혈압이 올라가는 반응이 나타납니다. 물벼룩은 척추동물처럼 자율신경계(교감·부교감신경계)가 없습니다만, 심장 박동을 조절하는 신경전달물질과 이온 채널이 존재하며, 카페인이 이에 영향을 미칩니다. 신경전달물질 작용 방식을 살피면 다음과 같습니다. 우선 물벼룩의 신경계는 단순하지만, 신경전달물질(예: 도파민, 세로토닌, 노르에피네프린 등)이 심장 박동에 영향을 줄 수 있습니다. 연구에 따르면, 카페인은 사람처럼 아데노신 수용체를 차단하는 효과를 가지고 있으며, 이는 신경전달물질의 불균형을 유발하여 심박수를 증가시킬 수 있습니다. 이때 심장 박동을 조절하는 주요 기작 중 하나는 칼슘 이온(Ca²⁺)의 흐름입니다. 카페인은 세포 내 칼슘 농도를 증가시켜 심근세포가 더 강하게, 더 빠르게 수축하게 만듭니다. 물벼룩의 심장도 칼슘 농도 변화에 따라 박동 속도가 조절되므로, 카페인이 칼슘 이온 흐름을 조절하면서 심박수를 증가시키는 것입니다.
Q. 주사마다 왜 아픈 것도 있고 안 아픈 것도 있는 걸까요?
안녕하세요. 주사는 언제 맞아도 아프고 무섭지만 특히 백신 주사는 더욱 아프게 느껴지곤 하는데요, 그 이유는 다음과 같습니다. 이는 백신의 경우 면역 반응이 일어나면서 해당 부위에 염증이 생기기 때문입니다. 또한 면역 보강제를 함유한 백신의 경우에는 더욱 아픕니다. 일반적으로 주사 시의 통증은 주입하는 주사액이 생리적 pH에 가깝고 전해질의 차이가 생체와 간격이 좁을 수록 통증이 완화됩니다. 그 외에도 천천히 주입할 수록, 바늘의 직경이 작을수록, 빠르게 피부를 뚫을 수록, 주의를 다른 곳으로 돌릴 수록 덜 아픕니다. 약물을 잰 후에 투약하는 바늘을 새로 끼거나 주사 전에 압박을 주는 등의 방법으로도 통증을 경감시킬 수 있습니다.