안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 바다속에서 바다거북이 바닷물 속에서 입에서 물방울을 뽕뽕뽕 뿜으며 있는 이유?
안녕하세요.바다 속에서 바다거북이 입으로 물방울을 ‘퐁퐁퐁’ 뿜으며 가만히 있는 모습을 관찰한 것은 매우 흥미로운 현상입니다. 바다거북은 파충류로서 폐호흡을 하는 동물이며, 물속에서는 수면 위로 올라와 숨을 쉬어야 합니다. 하지만 바다거북이 물속에 있을 때도 입에서 공기방울을 내뿜는 행동은 여러 가지 생리적, 행동적 이유로 설명할 수 있습니다.먼저, 바다거북은 폐호흡 동물이지만 잠수 시간 동안 산소를 효율적으로 사용하고 이산화탄소를 배출해야 합니다. 잠수 시 폐 속의 산소가 점점 줄어들면 산소 공급과 이산화탄소 배출을 위해 수면으로 올라가 숨을 쉬어야 합니다. 그러나 때로는 잠수 중에 입을 약간 열어 공기 방울을 내뿜음으로써 폐 내 가스 교환을 돕거나, 혹은 내부 기체 압력 조절을 하는 것으로 보입니다. 또한, 바다거북이 입에서 공기 방울을 뿜는 행동은 잠수 중에 폐에 남아있는 오래된 공기를 일부 배출하는 과정일 수 있습니다. 이 과정은 물속에서 폐가 안정적으로 기능하도록 돕고, 잠수 시 체내 압력 변화를 조절하는 데 유리합니다. 특히 바다거북은 잠수 시간이 길고 깊이 잠수할 때도 있기 때문에, 폐 내부 압력과 산소 농도를 조절하는 이러한 행동이 중요합니다. 또한 이 행동이 스트레스 반응이거나 환경 자극에 대한 반응일 수도 있는데요, 물속에서 움직이지 않고 입으로 공기 방울을 내뿜는 것은 일종의 ‘호흡 조절’ 또는 ‘기체 교환’ 행동으로 해석할 수 있는데, 이는 폐호흡 파충류가 물속에서 효율적으로 산소를 관리하기 위해 진화한 적응 전략 중 하나로 볼 수 있습니다. 정리해보자면 바다거북이 물속에서 입으로 공기 방울을 뿜으며 가만히 있는 모습은 폐호흡 동물로서 잠수 중 폐의 산소와 이산화탄소 농도를 조절하고, 내부 압력 변화를 완화하는 생리적 행동으로 설명할 수 있습니다. 이러한 행동은 바다거북이 물속 환경에 적응하며 효율적인 호흡과 잠수를 가능하게 하는 중요한 메커니즘입니다.
Q. 플라나리아 처럼 자르면 복제되는 생명체는?
안녕하세요.플라나리아처럼 몸을 자르면 각각의 조각이 완전한 개체로 재생되는 생물들은 ‘전신 재생’ 능력을 가진 것으로 알려져 있습니다. 이 능력은 주로 플라나리아(편형동물), 히드라(자포동물), 일부 불가사리나 해삼 같은 극피동물에서 관찰됩니다.플라나리아를 예로 들면, 이 생물은 몸을 절단하면 절단된 각 조각이 머리, 장기, 꼬리 등을 새롭게 만들어내며 완전한 개체로 자랍니다. 이 과정에서 중요한 역할을 하는 것이 바로 ‘줄기세포’입니다. 플라나리아는 체내에 네오블라스트(neoblast)라는 만능줄기세포를 다량으로 가지고 있어, 어떤 신체 부위든 새로 형성할 수 있습니다. 그렇다면 절단되어 생겨난 두 개체는 똑같은 의식을 공유하는 걸까요, 아니면 완전히 다른 존재일지에 대해 고민해볼 수 있는데요, 여기서 우리는 ‘의식’이라는 개념을 어떻게 정의하느냐에 따라 답이 달라질 수 있습니다. 플라나리아는 신경계가 매우 단순한 생물로, 인간처럼 자아, 기억, 감정 등의 복잡한 의식을 가지고 있다고 보긴 어렵습니다. 따라서 ‘의식의 연속성’이라는 개념은 플라나리아에 적용하기 어렵습니다. 하지만 개체를 나누었을 때 각 조각이 독립적으로 살아가고 반응하며 행동한다는 점에서, 생물학적으로는 서로 다른 개체로 간주됩니다. 이는 마치 한 식물이 가지치기를 통해 새로운 식물로 번식하는 것과 비슷하게 볼 수 있습니다. 유전적으로는 동일한 복제체(클론)이지만, 독립적인 생명체로 기능하고 살아가게 되는 것이죠.결론적으로, 플라나리아처럼 절단 후 재생하는 생명체는 유전적으로는 동일한 복제체이지만, 각 개체는 독립적으로 작용하며 ‘서로 다른 의지나 의식’을 가진다고 표현할 수 있습니다. 물론 이 ‘의식’이라는 말은 인간처럼 생각하고 판단하는 능력이 아니라, 생물학적으로 독립된 반응성과 생명활동을 의미하는 범위 내에서의 개념입니다.
Q. 회사 어항을 오랫동안 물을 안 갈아주고 냅뒀는데 왜 이렇게 구피 3마리가 잘 살까요?
안녕하세요.회사 어항에서 구피 3마리가 물갈이 없이도 오랜 기간 잘 살아가는 현상은, 생태계의 기본적인 자정작용과 생물 간의 균형 덕분이라고 볼 수 있겠습니다. 먼저, 구피는 비교적 환경 적응력이 뛰어난 소형 열대어로, 산소와 먹이가 극단적으로 부족하지 않다면 꽤 열악한 조건에서도 생존할 수 있습니다. 특히 개체 수가 적고 먹이를 많이 주지 않았다면, 물속의 오염물질이 급격히 쌓이지 않아 비교적 안정적인 환경이 유지될 수 있습니다. 또한, 물을 완전히 갈지 않고 증발한 만큼만 채워준 경우, 급격한 환경 변화 없이 일정한 수질이 유지됩니다. 급격한 물갈이는 오히려 어항 내 박테리아 균형을 무너뜨려 물고기에게 해로울 수 있는데, 현재 상황에서는 오히려 그 균형이 잘 유지되고 있을 가능성이 있습니다. 바닥에 쌓인 배설물과 찌꺼기는 겉보기에 지저분해 보일 수 있지만, 그 안에는 암모니아를 아질산→질산염으로 전환해주는 유익한 박테리아들이 살고 있어 수질을 정화하는 역할을 합니다. 이처럼 물갈이 없이도 박테리아, 식물, 물고기 간의 간이 생태 순환이 이루어지면, 어항 전체가 하나의 안정된 생태계처럼 작동할 수 있습니다. 하지만 이러한 상태는 어디까지나 매우 미세한 균형 위에 있으며, 작은 외부 변화(예: 먹이 급증, 기온 변화, 다른 물고기 투입 등)에도 쉽게 무너질 수 있습니다. 따라서 현재 구피들이 잘 살고 있다고 해도 이는 일반적인 어항 관리 방법은 아니며, 수질검사 없이 유지할 경우 수중 독성물질(특히 질산염)이 누적되어 돌연 폐사로 이어질 가능성도 있습니다. 즉, 놀라운 생존력이지만 과학적으로 보면 "자연 생태계에 가까운 조건이 우연히 형성된 결과"이며, 여전히 주의가 필요한 상태입니다.
Q. 겉은 흰 깃털 속은 회색 깃털인 비둘기 돌연변이인건가요 다른종인가요?
안녕하세요.사진 속 비둘기는 흰 깃털을 주로 가지고 있지만 일부 회색 깃털이 섞여 있는 형태로 보이며, 이는 흔히 도심에서 볼 수 있는 집비둘기(Columba livia domestica)의 색깔 변이(깃털 색 돌연변이)일 가능성이 큽니다. 흰 깃털 + 회색 깃털 조합은 백색 변이(leucism) 또는 부분 알비노(pied mutation)라고 불리는 색소 이상 돌연변이로 설명되는데요, 눈이 빨갛지 않다면 전형적인 알비노는 아니고, 멜라닌 색소가 일부만 결핍된 상태일 가능성이 높습니다. 또한 구구구 소리를 낸다는 점, 그리고 다른 일반 비둘기들과 함께 행동한다는 점을 봤을 때, 다른 종이 아니라 같은 종 내에서의 유전적 변이로 판단됩니다. 집비둘기는 오랜 기간 인간과 가까이 살아오며 야생의 선택압이 줄었고, 유전적 다양성도 높기 때문에 자연계보다 다양한 색 변이가 쉽게 나타나며, 도심에서는 먹이 확보가 생존에 더 중요하고, 포식자의 위협이 적기 때문에 이런 색 변이를 가진 비둘기들도 충분히 생존할 수 있습니다. 정리해보자면 이 비둘기는 다른 종이 아니라 일반 집비둘기의 색 돌연변이형이며, 백색형 또는 부분 색소 결핍 변이일 가능성이 큽니다. 도심에서는 꽤 흔히 관찰되는 변이형 중 하나로, 특별한 유전적 돌연변이에 의해 생긴 것이라고 볼 수 있습니다.
Q. 친자 확인 검사와 다른 유전자 검사는 방식이 많이 다른가요?
안녕하세요.네, 친자 확인 검사와 다른 유전자 검사는 기본적으로 DNA를 분석한다는 공통점이 있지만, 검사의 목적과 사용하는 기술, 분석 범위에는 차이가 있습니다. 먼저 친자 확인 검사는 부모와 자식 사이의 유전적 유사성을 비교하여 유전자가 실제로 전달되었는지를 확인하는 것이 핵심입니다. 이때는 사람마다 다르게 나타나는 STR(Short Tandem Repeat)이라는 짧은 반복 서열을 주로 분석합니다. STR은 사람마다 반복 횟수가 다르기 때문에, 부모와 자식 사이에서는 이 반복 서열이 일정한 규칙에 따라 일치해야 합니다. 친자 확인 검사는 보통 15~20개의 STR 영역을 비교하여, 두 사람 사이의 유전적 관계를 통계적으로 분석합니다. 반면, 다른 유전자 검사들은 목적에 따라 분석하는 유전자 부위나 방법이 달라집니다. 예를 들어서 범죄 수사나 신원 확인에서는 STR 분석을 통해 용의자나 시신의 신원을 특정합니다. 이 경우도 친자 검사와 유사하게 DNA 패턴을 비교하는 방식입니다. 유전 질환 검사나 건강검진용 유전자 검사에서는 특정 유전자나 염기서열에 변이가 있는지를 확인합니다. 여기서는 DNA의 염기서열을 직접 분석하거나, 질병과 연관된 유전자 변이를 검출하는 SNP 분석(단일 염기 다형성)이나 시퀀싱 기술(염기서열 분석)을 활용합니다. 조상 찾기나 계통 분석에서는 개인의 DNA를 세계 인구 집단의 데이터와 비교해, 어떤 지역 또는 인종 집단과 유전적으로 가까운지를 분석합니다. 이때는 mtDNA(모계 유전자)나 Y염색체(부계 유전자) 등을 활용합니다. 결국 모든 유전자 검사는 DNA 정보를 분석하고 비교하는 작업이지만, 친자 확인은 직접적인 유전적 일치를 보는 것, 다른 검사들은 유전자 내 특정 특징, 돌연변이, 유사성 정도 등을 분석하는 것이라는 점에서 차이가 있습니다. 방법은 다르지만, 비교와 분석이라는 공통된 생물학적 원리 위에 서 있다는 점이 유전자 검사들의 과학적 기반입니다.