안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
화학
Q. 저속노화를 위해 뭘 노력해야 하는걸까요?
네, 말씀하신 것처럼 '저속노화'란 건강하고 느리게 나이 드는 것을 목표로 하는 개념으로, 노화 속도를 늦추기 위해 건강한 식단과 생활 습관을 실천하는 것을 말합니다.저속노화를 위해 실천할 수 있는 것들로는 생활 습관 관리가 있습니다. 걷기와 같은 유산소와 근력 운동을 병행하면 근육량 유지 및 대사 건강, 혈관 건강에 큰 도움이 될 수 있으며, 과식보다는 소식을 하고 채소나 과일, 통곡물, 견과류와 같은 불포화지방 섭취, 가공식품 및 당분 섭취를 줄이는 것이 좋습니다. 또한 하루 7시간 내외의 질 좋은 수면은 면역 및 뇌 건강에 필수인데요, 만성 스트레스는 염증 반응을 촉진하고, 세포 노화를 빠르게 앞당기기 때문입니다. 감사합니다.
화학
Q. 알코올의 치환기가 많아질 수록 산성도가 감소하는 이유는?
알코올의 산성도를 비교할 때는 –OH기의 수소가 얼마나 잘 떨어져 나갈 수 있는지, 즉 해리의 용이성을 따지게 됩니다. 즉 알코올에서의 산성도는 생성된 알콕사이드 음이온(RO⁻)이 얼마나 안정한가에 달려 있습니다. 이때 1차 알코올의 경우에는 음전하가 산소에 집중되어 있지만, 주변에 큰 치환기가 없어 용매(물, 알코올 등)가 잘 접근해서 수소 결합으로 음이온을 안정화시킬 수 있습니다. 반면에 3차 알코올이 될 수록 부피가 큰 알킬기가 산소 주변을 둘러싸 입체적 방해가 커지므로, 용매가 음이온을 제대로 안정화하지 못합니다. 따라서 음이온이 불안정해지면서 오히려 산성도가 감소하는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 암컷 사마귀가 교미 후 수컷을 잡아먹는 경우가 있는 이유는 무엇일까요?
네, 말씀해주신 것처럼 암컷 사마귀는 교미 이후에 수컷 사마귀를 잡아먹는데요, 이는 항상 일어나는 현상은 아니며 특정 상황에서만 일어나게 됩니다. 암컷 사마귀는 알을 낳기 위해 매우 많은 영양이 필요한데요, 교미 후 수컷을 잡아먹으면 단백질과 영양분을 얻어 알을 더 많이, 더 건강하게 낳을 수 있습니다. 실제 실험에서도, 수컷을 먹은 암컷은 알의 수와 생존율이 더 높았다는 결과가 있습니다.물론 수컷 입장에서는 잡아먹히는 것이 불리해 보이지만, 유전자의 관점에서는 다른데요 교미가 이미 끝났다면, 수컷이 살아남든 잡아먹히든 유전자는 이미 전달된 상태이기 때문에 오히려 수컷이 암컷에게 영양원이 됨으로써 자신의 자손이 더 건강하게 태어나도록 기여하는 효과가 있으며, 이는 ‘생식 성공 극대화 전략’으로 해석할 수 있습니다.하지만 이와 같은 현상이 매번 일어나는 것은 아닙니다. 굶주린 암컷일수록 수컷을 잡아먹는 경우가 더 많다고 알려져 있으며 먹이가 부족한 환경에서 이 행동이 더 자주 관찰됩니다. 즉 야생에서는 반드시 일어나는 것이 아니라, 먹이가 충분하다면 수컷이 무사히 살아남는 경우도 흔합니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 사마귀의 위장술은 다른 곤충의 위장술과 어떤 점에서 닮았나요?
질문주신 것처럼 사마귀는 대표적인 위장술이 뛰어난 곤충으로 꼽히는데, 사실 위장술 자체는 곤충 세계 전반에 흔히 나타나는 생존 전략이라고 할 수 있습니다. 우선 사마귀는 초록 잎사귀, 마른 가지, 꽃잎과 비슷한 형태와 색을 띠어 배경과 섞여 보이게 하는데요, 일부 열대 사마귀는 꽃 모양으로 위장해 꽃에 오는 곤충을 기다리기도 합니다. 다른 곤충의 위장술과 닮은 점은 색깔 위장을 하는 것인데요, 사마귀처럼 초록, 갈색으로 변해 주변 식물과 비슷해지는 곤충은 메뚜기, 잎벌레, 방아벌레 등도 마찬가지입니다. 또한 형태 모방의 측면에서도 닮은 점이 있는데요, 사마귀가 잎·가지·꽃 모양을 흉내내듯, 잎벌레는 진짜 나뭇잎과 구분이 힘들고, 나방 애벌레는 마른 나뭇가지나 새 배설물처럼 보입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 잠자리의 날개 진동 연구는 물리학적·공학적으로 어떤 의미가 있을까요?
잠자리는 곤충 중에서도 비행 능력이 가장 발달한 종에 속하고, 그 핵심이 바로 날개 진동과 독립적인 날개 운동인데요, 일반적인 항공기 날개는 고정익으로 지속적인 양력을 발생시키지만, 잠자리 날개는 앞, 뒤 날개가 독립적으로 진동하면서 순간적인 와류를 만들어냅니다. 이를 통해 작은 날개 면적 대비 큰 양력과 추진력을 얻을 수 있습니다.또한 잠자리는 날개 구조와 근육의 진동수가 잘 맞아, 에너지 소모를 최소화하면서도 강한 힘을 내는데요 이는 진동, 공진 시스템 물리학의 좋은 사례로, 기계 진동 제어 연구에도 단서를 줍니다. 게다가 네 날개를 같은 위상, 또는 엇갈린 위상으로 움직이며 상황에 맞게 조절되기 때문에 비행 안정성과 순간 기동성의 균형을 설명하는 모델이 됩니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 동물중에서 가장 많은 수면시간을 갖는 동물은 무엇인가요?
흔히 가장 많이 자는 동물을 생각하면 곰의 겨울잠을 떠올리기 쉬운데요, 사실 겨울잠은 깊은 휴면 상태, 즉 대사 억제이지 일반적인 수면과는 조금 다른 생리 현상입니다. 하루 동안에 가장 많은 수면 시간을 갖는 동물로는 '코알라'를 말씀드릴 수 있는데요, 코알라는 하루 평균 18~22시간 정도를 수면에 소모하고 있으며 이는 영양가가 낮고 독성이 있는 먹이인 유칼립투스 잎을 소화하는 데 많은 에너지를 쓰기 때문에 에너지 소비를 줄이기 위함입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 약품에대해 궁금해서질문합니다..
전통적인 농약이나 제초제의 경우에는 대부분 합성 화학물질 기반이기 때문에 잡초나 해충에는 효과적이지만, 인체, 토양, 수질, 생태계에 독성 및 잔류 문제가 발생하는데요, 이에 WHO, FAO, 각국의 환경/보건 기관들이 사용 규제 강화를 점점 확대하고 있습니다. 생물학적인 제제에 속하는 바이오 제초제, 농약이 연구개발 중인데요, 이는 미생물, 곰팡이, 바이러스, 천적 곤충 등을 활용한 것으로 예를 들자면 해충을 공격하는 세균(Bt), 잡초 성장을 억제하는 곰팡이가 있으며, 인체나 환경에 비교적 안전하다는 장점이 있습니다. 또한 천연물에서 유래한 제초제 역시 연구 중인데요, 식물에서 추출한 정유, 시네올이나 리모넨 등의 특정 대사산물을 활용하는 방식입니다. 물론 완전히 인체에 무해하면서 효과적인 제초제나 농약은 아직은 어려움이 크지만, 위험성이 낮고, 환경에 빨리 분해되는 친환경 대체제는 이미 상용화되고 있고, 앞으로 10~20년 내에 더 확대될 전망입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 강아지나 개가 호감있는 사람 앞에서 벌러덩 눕는 것은 모든 개나 강아지들의 공통적인 특징인가요?
야생의 늑대나 개 무리에서, 서열이 낮은 개는 지배적인 개에게 배를 드러내며 공격하지 않겠다는 의사를 표현하는데요, 따라서 배를 보이는 것은 위협을 가하지 않겠다라는 본능적인 의사 표현입니다. 또한 보호자 앞에서 배를 보이고 눕는 건 믿는다는 신호이며, 개에게 배는 가장 취약한 부위이기 때문에, 이 행동은 상당한 신뢰가 있어야 가능한 일입니다. 이처럼 보호자가 배를 긁어주거나 쓰다듬어주면 개가 즐거움을 느끼고 반복적으로 같은 행동을 하게 되는데요, 즉, 본능에 더하여 학습이 결합된 행동으로 볼 수 있습니다. 물론 이와 같은 행동이 대부분의 견종에서 나타나는 행동이지만, 모든 개가 반드시 그런 것은 아닌데요, 개체별로 성격 차이가 존재하고 사회화 경험이 다르기 때문에 개체마다의 차이가 존재할 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 제초제에대해궁금해서질문합니다.
조경 업무에서 제초제나 농약을 사용하는 경우가 많은데요, 잡초 제거용 화학물질인 제초제의 대표적인 예시로는 글리포세이트가 있으며, 곤충이나 진드기, 균류 등의 해충 방제용 농약의 대표적인 예시로는 유기인계가 있습니다.이때 제초제나 농약과의 장기적 노출은 체내 축적, 만성 독성, 발암 위험 증가와 관련이 있는데요, 급성 노출의 경우에는 구토, 설사, 피부 발진, 호흡곤란 등이 문제 될 수 있으며, 만성적으로 일부 제초제나 농약은 발암성 가능성(IARC 등급) 보고되었습니다. 따라서 노출 정도와 개인 보호구 사용 여부가 결정적인 요소인데요, 적절한 PPE(장갑, 보호복, 마스크, 고글) 착용 시 위험은 크게 감소할 수 있습니다. 또한 바람이 있는 날 분무를 피하고 혼합 및 취급 시 환기 좋은 장소에서 사용하셔야 합니다. 감사합니다.
화학
Q. 방향족에도 이중결합이 존재하는데 첨가 반응을 안 하는 이유는?
벤젠과 같은 방향족 화합물이 이중결합을 갖고 있음에도 알켄과 달리 첨가반응을 잘 하지 않고 치환반응을 하는 이유는 방향족 화합물 특유의 안정성 때문입니다. 방향족의 경우 대표적인 예시인 벤젠으로 예를 들어보자면, 모든 C–C 결합은 동일한 길이와 전자 구름이 비편재화 되어 있습니다. 이 때문에 벤젠의 π 전자는 특정 C=C 결합에 국한되지 않고 전체 고리로 분포되어 있습니다. 이때 벤젠은 첨가반응 시 방향족 고리 안정성을 잃게 되므로, 열역학적으로 불리해지므로 알켄과는 달리 첨가반응을 잘 하지 않는 것입니다. 감사합니다.