안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
생물·생명
Q. 극지방 빙하에서 발견된 균들이 사람에게 감염을 일으킬 가능성?
네, 질문해주신 것처럼 극지방의 빙하와 영구동토층에는 수천~수만 년 동안 잠들어 있던 세균, 바이러스, 곰팡이 등이 포함되어 있을 수 있으며, 실제로 연구자들이 시추 과정에서 다양한 미생물을 분리·배양한 사례가 보고된 바 있습니다. 하지만 대부분의 고대 미생물은 당시 환경에 적응해 진화했기 때문에, 현대의 인체 환경에서 바로 증식하거나 감염성을 갖기는 어려운데요 특히 수천 년 동안 인간과 접촉하지 않았기에 인체 숙주에 맞춘 특화 능력이 떨어집니다. 하지만 일부 병원성 세균이나 바이러스가 여전히 생존력을 갖고 있다면, 인체에 새로운 감염원을 제공할 가능성은 배제할 수 없습니다. 실제로 시베리아의 탄저균 포자가 녹은 동토에서 살아남아 순록을 감염시키고, 사람에게도 피해를 준 사례가 보고된 바 있습니다. 만일 감염이 현실화될 경우에는 새로운 미생물이 인체에 감염성을 보일 경우, 기존 감염병과 마찬가지로 그 병원체의 항원 구조를 분석하고, 면역 반응을 유도할 백신을 설계할 수 있을 것입니다. 하지만 문제는 시간과 대응 속도인데요, 신종 감염병의 경우 병원체 분리, 유전체 해독, 백신 플랫폼 적용에 시간이 필요할 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 고온건조한 환경에 적응한 C4식물과 CAM 식물의 차이는?
말씀해주신 것과 같이 고온, 건조 환경에서는 광합성 효율이 떨어지는 광호흡이 잘 일어나기 때문에, 이를 줄이기 위한 전략으로 C4 식물과 CAM 식물이 각각 진화했습니다. 옥수수, 사탕수수가 대표 예시라고 할 수 있는 C4 식물은 공간적 분리를 채택한 식물인데요, 잎의 엽육세포에서 먼저 PEP 카복실화 효소가 CO₂를 C4 화합물로 고정하고, 이후 이 C4 화합물이 유관속초세포로 이동하여 CO₂를 다시 방출하고, 그곳에서 RuBisCO가 안정적으로 작동합니다. 해당 방식은 고온 환경에서 광합성 효율이 높고 생산성이 좋습니다. 다음으로 CAM 식물의 예시로는 선인장과 파인애플이 있으며 이는 시간적 분리를 택한 것인데요, 낮에는 뜨겁고 건조하기 때문에 기공을 닫아 수분 손실을 최소화합니다. 반대로 밤에 기공을 열어 CO₂를 흡수하고, 이를 말산 등의 유기산 형태로 저장하며 낮이 되어 빛이 있을 때 이 유기산에서 CO₂를 방출해 광합성을 진행합니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 지금 막 만발하고있는 이 분홍빛 꽃은 뭔가요?
올려주신 사진 속의 꽃은 배롱나무(백일홍나무)에 맺힌 꽃입니다. 여름철에 분홍, 보라, 흰색 등 다양한 색으로 오래 피는데, 한 송이가 피고 지기를 반복하면서 무려 100일 가까이 피어 있어 ‘백일홍’이라는 이름을 갖게 되었습니다. 매끈하면서도 껍질이 벗겨진 듯 반질반질한 질감이 나타나는 것이 특징인데요, 말씀하신 것처럼 껍질이 벗겨진 듯 특이한 외형이 바로 배롱나무의 가장 잘 알려진 포인트입니다. 또한 거운 여름에도 잘 자라고, 가지와 꽃이 늘어져서 관상용으로 가로수나 정원수로 많이 심습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 단백질의 구조가 바뀌면 기능을 잃는 이유는 무엇인가요?
단백질은 단순히 아미노산이 줄줄이 연결된 사슬이 아니라, 그 사슬이 특정한 3차원적 구조를 가짐으로써 기능을 발휘하는 생체분자인데요, 이러한 단백질은 단백질은 1차 구조(아미노산 서열) → 2차 구조(α-나선, β-병풍 구조) → 3차 구조(전체 접힘 구조) → 4차 구조(여러 단백질의 결합) 순으로 조직화를 이룹니다. 이때 효소나 수용체 같은 단백질은 이 정밀한 구조 덕분에 특정 기질이나 리간드와 정확히 결합할 수 있습니다. 하지만 단백질은 열이나 pH와 같은 변화에 매우 민감한데요, 우선 효소의 경우 기질이 결합하는 부위의 모양과 전하 분포가 아주 정밀하게 맞아야 하는데, 구조가 변하면 기질이 들어맞지 않아 촉매 기능이 떨어집니다. 또한 단백질은 수소결합, 이온결합, 소수성 상호작용, 이황화 결합 등에 의해 안정된 3차 구조를 유지하는데요, pH 변화나 온도 상승은 이런 결합들을 깨뜨려 단백질이 풀리거나 엉겨붙게 만들고, 결국 변성이 일어나게 되는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 적혈구는 핵을 가지고 있지 않는 이유가 무엇인가요?
네, 질문해주신 것처럼 성숙한 적혈구는 특이하게 핵이 없는 세포입니다. 포유류에서 성숙 적혈구가 핵을 없애는 것은 산소 운반 효율을 극대화하기 위한 진화적 적응의 결과라고 볼 수 있는데요, 핵은 세포 내에서 상당한 부피를 차지합니다. 핵을 제거하면 그 자리에 더 많은 헤모글로빈을 채워 넣을 수 있어 산소를 훨씬 많이 운반할 수 있습니다. 또한 핵이 없으면 세포가 더 유연하고 납작한 원반형을 가질 수 있기 때문에, 직경이 매우 작은 모세혈관도 쉽게 통과가 가능합니다. 게다가 핵이 없으면 DNA 복제나 전사 등 핵 관련 과정이 일어나지 않아 에너지 소비가 줄고, 오로지 산소 운반이라는 본연의 기능에 집중할 수 있는데요, 즉 적혈구에 핵이 없는 것은 산소 운반을 위한 것이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 유전자 편집 기술은 윤리적으로 어디까지 허용되고 있나요?
유전자 편집 기술은 생명과학의 발전을 이끄는 핵심 분야이지만, 동시에 윤리적 한계에 대한 논의가 가장 뜨거운 영역 중 하나인데요, 우선 체세포 유전자 편집의 범위에서는 비교적 폭넓게 허용되는 편입니다. 이는 체세포는 수정란이나 생식세포와 달리 후손에게 전달되지 않기 때문인데요, 적용 예시로는 암 면역치료(CAR-T), 유전 질환 치료 연구가 있습니다.반면에 생식세포 및 배아 유전자 편집의 범위에서는 대부분의 국가에서 연구는 제한적이며 엄격히 통제되며, 임상 적용은 금지되어 있습니다. 이는 수정란, 정자, 난자를 편집하면 변화가 세대를 거쳐 영구적으로 전달되기 때문에, 예상치 못한 부작용이 인류 전체에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 이와 관련된 논란으로는 2018년 중국의 허젠쿠이 교수가 세계 최초로 HIV 면역 유전자 편집 아기를 탄생시킨 사건이 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 타조보다 빠른 동물이 존재하는지 궁금합니다.
타조는 날 수 없는 새이지만 지상에서 달리기 속도는 굉장히 빠른데요, 보통 평균 시속 50km 정도로 달릴 수 있으며, 순간적으로는 70km/h까지도 도달할 수 있다고 알려져 있습니다.타조보다 빠른 동물로는 치타가 있는데요, 치타는 단거리에서 최고 시속 100~120km까지 속도를 낼 수 있어 지상 동물 중 가장 빠른 존재입니다. 다만 치타는 지구력이 약해 몇백 미터 이상 달리지는 못합니다. 치타 이외에도 타조와 비슷하거나 더 빠른 속도를 낼 수 있는 동물로는 시속 80~90km 정도, 장거리 달리기에 강한 영양이 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 해외출장 갔다온 사이 벌집이 생겼습니다, 제거 될까요?
벌집을 발견하셨다면 직접 제거하려 하거나 벌을 자극하지 말고 빠르게 119에 신고해주시는 것이 좋습니다. 우리나라에서는 말벌과 같은 공격성이 강한 벌집은 119에서 안전하게 제거해 줍니다. 주택, 아파트, 베란다, 출입문 근처처럼 사람 생활 공간과 가까운 곳이라면 반드시 119에 신고하는 것이 안전합니다. 또한 에프킬라나 살충제를 뿌려 직접 제거하는 것은 매우 위험한데요 벌은 공격 신호를 서로 전달하기 때문에, 한 마리라도 자극하면 집단 공격을 받을 수 있습니다. 특히 여름~가을은 벌 개체 수가 급증하는 시기로, 순식간에 수십 마리가 달려들 수 있기 때문에 빠르게 119에 신고해주시는 것이 좋겠습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 인간과 침팬지가 유전적으로 98~99% 유사하다면, 그 작은 차이가 큰 차이를 만드는 이유는 무엇인가요?
네, 말씀해주신 것과 같이 유전적으로 보면 인간과 침팬지는 약 98~99% 정도 DNA가 동일합니다. 단순히 퍼센트만 보면 적어 보이지만, 이 차이가 들어있는 위치가 유전자의 조절 부위, 즉 언제 어디서 얼마나 단백질을 만드는지를 결정하는 조절 DNA에 집중되어 있으면 생물학적 영향이 매우 커지는데요, 예를 들자면 특정 신경 발달 유전자 주변의 조절 영역이 다르면, 뇌의 크기, 신경 연결망, 시냅스 발달 패턴 등이 크게 달라질 수 있습니다. 또한 인간과 침팬지 사이의 차이는 단순 염기차이뿐 아니라, 유전자 복제 수, 전이 요소 삽입, 유전체 구조적 변화 등에도 있습니다. 예를 들어, 특정 유전자가 여러 번 복제되거나 새로운 위치에 삽입되면 새로운 단백질 기능이나 조절 패턴이 생겨 생리적 특성이 달라질 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 검은색 점 곰팡이의 이름이 뭔가요? 그리고 어떤 환경에서 잘 자라나요?
말씀해주신 사항에 의하면 짧은 흰 털 위에 까만 점들이 송송 박힌 곰팡이는 전형적인 털곰팡이류일 가능성이 큽니다. 흰색 솜털 같은 균사 위에 검은색 작은 점이 생기는 특징이 있으며 흔히 검은빵곰팡이로 불리는데요, 이 검은 점들은 사실 곰팡이의 포자낭으로, 안에 무수한 포자가 들어 있어 퍼져나갈 준비를 하고 있는 구조입니다. Mucor 속 곰팡이도 비슷하게 보이지만, 고등학교 수준의 육안 관찰에서는 보통 Rhizopus로 통칭합니다. 이와 같은 곰팡이는 영양분이 풍부하고 수분이 많은 환경에서 잘 자라는데요, 즉 씨앗이 발아하면서 삼투성 물질, 당류, 아미노산이 흘러나오는데 곰팡이가 잘 자랍니다. 또한 온도 20~30℃, 높음 습도의 환경에서 잘 자라기 때문에 상온 실험실 환경이 딱 적합합니다. 감사합니다.