안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 흡혈박쥐는 일반박쥐와 소화기관이 어떻게 다른가요
안녕하세요. 흡혈박쥐는 다른 동물의 피를 먹고 사는 유일한 포유류인데요, 특이한 습성만큼, 활동에 필요한 에너지도 여타 동물과는 다른 방식으로 얻는다고 합니다. 인간을 비롯해 포유동물은 뛰거나 달릴 때 에너지원으로 탄수화물과 지방을 주로 이용하고 단백질은 마지막 수단으로 활용합니다. 하지만 핏속에는 단백질 말고는 별다른 영양분이 없어 피만 먹는 흡혈박쥐가 어떻게 에너지원을 얻는지는 과학계의 큰 관심이었는데요, 캐나다 연구진이 흡혈박쥐의 비밀을 풀기 위해 소의 피를 먹이로 준 뒤 특수 제작한 러닝머신 위에서 박쥐를 뛰게 했습니다. 연구진은 핏속 단백질의 구성성분인 아미노산에 동위원소를 붙여 박쥐가 뛰면서 숨을 내쉴 때 이를 추적할 수 있도록 했습니다. 이렇게 하면 박쥐가 뛸 때 단백질을 얼마나 이용하는지를 알 수 있기 때문입니다. 실험결과 흡혈박쥐는 뛸 때 다른 동물과 달리 단백질을 즉각적으로 에너지원으로 활용하는 것으로 나타났다고 합니다. 즉 흡혈박쥐가 장에서부터 몸 전체에 이르기까지 오직 피만 먹고 살 수 있도록 생물학적으로 특별한 적응(진화)을 했다고 볼 수 있습니다.
Q. 팬더는 일반곰과 비교시 소화기관이 어떤 차이가 있나요
안녕하세요. 팬더(대왕판다, Ailuropoda melanoleuca)는 주식이 대나무인 특이한 식성을 가진 곰과의 동물로, 일반 곰과 소화기관에서 몇 가지 차이가 있습니다. 하지만 팬더는 여전히 곰의 소화기관을 가지고 있으며, 진화 과정에서 완전히 초식 동물로 적응한 것은 아닙니다. 팬더의 소화기관은 육식 동물의 구조를 거의 유지하고 있습니다. 즉, 짧은 소장과 단순한 위 구조를 가지고 있어 대나무의 소화 효율이 낮습니다. 대나무의 주요 구성 성분인 셀룰로오스를 분해할 수 있는 효소가 부족합니다. 대신, 팬더의 장내 미생물이 셀룰로오스 일부를 발효시켜 소화에 도움을 줍니다. 팬더는 대나무를 소화하기 위해 하루 12~14시간 동안 대나무를 섭취하며, 체중의 약 20%에 해당하는 대나무를 매일 먹어야 합니다. 대나무는 영양가가 낮기 때문에, 팬더는 빠른 소화와 배출로 효율성을 높이고자 합니다. 반면 일반 곰은 잡식성으로, 육식과 초식을 모두 소화할 수 있는 소화기관을 가지고 있습니다. 소화기관이 팬더보다 더 다양성을 가지며, 단백질, 지방, 탄수화물 등 다양한 영양소를 소화하고 흡수할 수 있습니다. 장내 미생물군도 잡식성을 반영하며, 식이 섬유를 분해하는 능력은 팬더보다 낮습니다. 팬더가 대나무에 의존하는 이유는 진화적 선택압 때문이라고 할 수 있는데요, 약 700만~200만 년 전, 팬더는 서식지와 환경 변화로 인해 다른 곰과 달리 초식으로 생존 전략을 전환했습니다. 대나무가 풍부하고 경쟁이 적은 환경에 적응하며, 초식 특화가 이루어졌습니다. 그러나 소화기관은 여전히 육식 동물의 형태를 유지하여 대나무를 효율적으로 소화하지는 못합니다. 정리하자면, 팬더는 일반 곰과 소화기관 구조는 비슷하지만, 장내 미생물과 식성에서 차이가 있습니다. 팬더의 소화기관은 육식 동물의 구조를 유지하고 있어 대나무를 완벽히 소화하지는 못하지만, 장내 미생물과 행동으로 보완하여 생존합니다. 반면, 일반 곰은 다양한 음식을 소화할 수 있는 더 적응적인 소화 시스템을 가지고 있습니다.
Q. 바이러스와 박테리아의 차이점에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 네, 바이러스(Virus)와 박테리아(Bacteria)는 서로 전혀 다른 병원체입니다. 바이러스와 박테리아는 인간과 같은 동물이나 식물 등의 생명체에서 질병을 유발할 수 있는 병원체라는 점에서는 공통점이 있으나, 바이러스는 엄밀히 말하자면 생명체라고 볼 수 없습니다. 생명체는 기본적으로 구조적, 기능적 기본단위인 세포로 이루어져있는데요, 바이러스의 경우에는 세포로 이루어져 있지 않으며, 단순히 단백질 껍질과 핵산(DNA or RNA)으로 이루어져 있고, 숙주세포 내에서만 증식이 가능하기 때문에 생명체라고 볼 수 없습니다. 또한 감기는 바이러스에 의해 코와 목 부분을 포함한 상부 호흡기계의 감염 증상으로, 사람에게 나타나는 가장 흔한 급성 질환인데요, 정의에서도 알 수 있듯이 감기는 바이러스에 의해 유발되는 질환이라고 할 수 있습니다.
Q. 사람의 입에는 수백종의 박테리아 존재한다고
안녕하세요. 구강 내에는 1000종 이상이 균이 분포해 있고 침 1ml에는 세균 5~10억 마리가 존재한다고 보고될 정도로 거대한 미생물 생태계를 이루고 있습니다. 사람의 입속에는 수백 종의 박테리아가 존재하지만, 대부분의 경우 병에 걸리지 않는 이유는 입속의 미생물 생태계와 면역 체계가 조화롭게 작용하기 때문입니다. 입속에는 공생 박테리아와 잠재적 병원균이 함께 살고 있는데요, 공생 박테리아는 병원균의 성장을 억제하며, 입속의 미생물 균형을 유지합니다. 예를 들어, 특정 박테리아는 산성 환경을 조절하거나 병원성 박테리아가 자리 잡는 것을 방해합니다. 이 균형이 깨지지 않는 한 대부분의 미생물은 해롭지 않습니다. 또한 타액(침)은 입속에서 강력한 방어 역할을 합니다. 타액에는 리소자임이라는 효소가 있어 박테리아의 세포벽을 파괴하며, 인체의 면역 체계는 입속의 병원균이 과도하게 증식하지 못하도록 조절합니다. 만약 병원균이 증가하거나 입안에 상처가 생기면, 면역 세포가 활성화되어 이를 빠르게 억제합니다. 하지만 박테리아의 균형이 깨지면 질환이 발생할 수 있는데요, 특정 박테리아(예: Streptococcus mutans)가 산을 생성하여 치아를 손상시킬 수 있습니다. 정리하자면, 입속 박테리아는 자연스러운 생태계의 일부이며, 대부분은 건강에 해를 끼치지 않습니다. 타액의 항균 작용, 면역 체계, 그리고 공생 박테리아가 병원균의 증식을 억제하기 때문에 우리는 병에 걸리지 않습니다. 다만, 구강 위생이 나빠지거나 면역력이 약화되면 병원균이 우세해져 질환이 발생할 수 있습니다.
Q. 나무의 잎이 자외선을 흡수도 해주나요
안녕하세요. 네, 나무의 잎은 자외선을 일부 흡수합니다. 나뭇잎은 태양빛을 받으면서 광합성을 위해 특정 파장의 빛을 흡수하고, 나머지 빛은 반사하거나 투과시킵니다. 특히, 자외선(UV) 중 일부는 흡수되고, 일부는 반사됩니다. 나뭇잎에는 다양한 색소가 들어 있어 빛의 특정 파장을 흡수합니다. 엽록소는 가시광선(특히 적색과 청색)을 흡수하여 광합성을 수행하며, UV는 세포와 DNA에 손상을 줄 수 있지만, 잎의 색소는 이를 막아 광합성을 안정적으로 유지합니다. 자외선을 흡수하거나 반사하여 잎 아래 그늘진 공간으로 자외선이 덜 도달하도록 합니다. 나뭇잎이 자외선을 흡수하면서도 시원한 이유는 잎은 가시광선과 적외선을 반사하거나 투과하면서 열이 축적되는 것을 방지하고, 나뭇잎의 증산작용(물 증발)은 주변 공기를 시원하게 만듭니다. 또한 나무의 잎들이 서로 겹쳐 자외선 및 열 복사를 막아줍니다. 나뭇잎은 자외선을 완벽히 흡수하지는 않으며, 일부는 반사하거나 산란시켜 주변 환경에서 자외선의 영향을 줄여줍니다. 그래서 나무 그늘은 단순히 빛을 차단하는 것을 넘어 자외선으로부터 보호하는 공간이 됩니다. 정리하자면 나뭇잎은 자외선을 흡수하고 반사하여 나무 아래 환경을 더 시원하고 쾌적하게 만듭니다. 이 과정은 나무가 광합성을 수행하고 스스로를 보호하는 데 필수적이며, 자외선으로부터 다른 생명체를 간접적으로 보호하는 역할도 합니다.