안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
생물·생명
Q. 곱슬과 직모머리중 어떤게 두피열에 좋나요
안녕하세요.곱슬머리와 직모머리는 단순히 모양 차이만 있는 것이 아니라, 모발의 구조적 특성 때문에 두피 열에도 어느 정도 영향을 줄 수 있는데요 곱슬머리는 모발이 곡선 형태로 나 있기 때문에 두피에서 일정한 거리로 솟아오르며, 모발 사이에 공기층이 형성되기 쉽습니다. 이 공기층은 단열효과를 가져서 햇빛으로부터 두피가 직접적으로 가열되는 것을 막아주기도 하고, 땀이 증발할 수 있는 공간을 만들어줘 열 발산이 유리할 수 있습니다. 실제로 아프리카 지역 사람들에게 곱슬머리가 많은 것도, 강한 햇빛 아래에서 두피를 보호하면서 동시에 열 발산을 돕는 진화적 적응으로 해석됩니다. 직모는 곱슬머리에 비해 모발이 밀착되어 두피를 덮기 때문에 햇빛이 직접적으로 들어오는 것은 차단하는 데 유리한데요, 그러나 두피와 모발 사이 공기층이 상대적으로 적기 때문에 땀 증발을 통한 냉각 효과는 곱슬머리에 비해 덜할 수 있으며 대신에 열을 균일하게 퍼뜨리며 보호막처럼 작용하는 성질이 있습니다. 따라서 강한 햇볕, 고온 환경에서는 열 발산, 두피 과열 방지 측면에서 곱슬머리가 더 유리하지만 온화하거나 차가운 환경에서는 보온 및 열 손실 방지 측면에서 직모머리가 더 유리합니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 인간의 머리털구조는 다른 동물과 완전히 다른 이유는 무엇인가요
안녕하세요.질문해주신 것처럼 사람의 머리털은 다른 포유류의 털과 비교했을 때 몇 가지 뚜렷한 차이를 보이는데요, 가장 큰 특징은 끊임없이 길게 자란다는 것입니다. 보통 동물의 털은 일정한 길이까지만 자라면 더 이상 자라지 않고 빠져 교체되지만, 인간의 머리카락은 성장기가 매우 길어서 계속 길어질 수 있습니다. 털은 모두 생장기(anagen), 퇴행기(catagen), 휴지기(telogen)라는 주기를 가지는데요 대부분 동물은 생장기가 짧기 때문에 일정 길이까지만 자란 뒤 빠지고 새 털로 교체되며 계절에 따라 털갈이를 합니다. 하지만 인간은 생장기가 매우 길어 2~7년 이상 지속됨 이 때문에 머리카락이 1m 이상 길어질 수 있는 것이며 즉, 인간 머리털의 특이성은 생장기 기간이 비정상적으로 길게 진화했다는 데 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 대장용종에대해 궁금해서 질문합니다
안녕하세요.질문해주신 대장용종은 대장암으로 발전할 수 있는 전단계 병변이기 때문에 많은 연구자들이 애초에 생기지 않게 예방하거나, 생겨도 암으로 진행하지 못하게 막는 기술을 목표로 연구를 진행하고 있는데요, 지금은 말씀하신 것처럼 내시경으로 발견 시 바로 절제하는 것이 표준 치료입니다. 하지만 내시경은 이미 생긴 용종을 제거하는 방식이라, 용종이 생기는 것 자체를 막아주지는 못하며 따라서 앞으로의 연구 방향은 발생 억제 및 암으로 진행 억제로 나아가고 있습니다. 대장용종 발생을 막는 미래 가능성으로는 약물,예방제 연구가 진행 중인데요, 아스피린, 선택적 COX-2 억제제와 같은 일부 약물은 장기 복용 시 대장용종 발생을 줄이는 효과가 보고된 바 있습니다. 다만 장기간 복용 시 출혈이나 심혈관계 위험과 같은 부작용 때문에 아직 널리 쓰이지 못하고 있습니다. 미래에는 부작용이 적으면서 용종만 선택적으로 억제하는 약물 개발 가능성이 충분히 있습니다. 또한 최근 연구에 따르면 대장 용종 발생은 장내 세균 불균형과 밀접한 관련이 있습니다. 20년 후쯤에는 개인별 장내 미생물 구성을 분석해, 맞춤형 프로바이오틱스·세균 조절 치료로 용종 발생을 예방할 가능성이 큽니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 대나무는 왜 생애 단 한 번만 꽃을 피우는 건가요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 대나무는 일생에 단 한 번만 꽃을 피우는 식물로 알려져 있는데요, 이는 대나무가 대부분의 피자식물과 달리 반수명성 식물이기 때문입니다. 이때 반수명성이란, 생애 동안 단 한 번만 개화, 결실을 하고 그 후 죽는 생활사를 말하며 용설란, 몇몇 잡초, 대나무가 이에 해당합니다. 따라서 대나무는 보통 수십 년~100여 년 동안 줄기와 잎 성장, 번식은 뿌리줄기 확장을 포함한 영양생장만 하다가, 어느 시점이 되면 전 개체가 동시에 꽃을 피우고 씨를 맺은 뒤 집단적으로 고사합니다. 왜 한 번만 꽃을 피우는 것인지에 대해서는 진화적으로 설명할 수 있는데요, 이는 일종의 자원 집중 전략입니다. 꽃을 피우고 씨앗을 만들려면 엄청난 에너지가 필요한데요 대나무는 오랜 세월 동안 양분을 뿌리줄기에 축적하다가, 한 번에 모든 자원을 쏟아부어 꽃과 씨앗을 만듭니다. 그 결과, 많은 씨앗을 한꺼번에 퍼뜨려 다음 세대를 성공적으로 번식시킬 수 있습니다. 또한 씨앗을 꾸준히 조금씩 생산하면 동물들이 모두 먹어치울 수 있습니다. 하지만 수십 년 만에 한 번, 엄청난 양의 씨앗이 한꺼번에 생산되면 일부는 포식자에게 먹히더라도 상당수가 살아남아 발아할 수 있으며 이는 진화적으로 매우 유리한 전략입니다. 마지막으로 대나무는 유전적으로 동일한 개체들이 군락을 이루며, 개화 시점이 맞춰져 있는데요 이렇게 동시에 꽃을 피워야만 수분 가능성이 높아지고, 씨앗을 널리 퍼뜨릴 수 있습니다. 따라서 한 개체만 따로 꽃을 피우는 것은 거의 의미가 없습니다. 이처럼 대나무는 꽃과 씨앗을 만드는데 저장된 모든 자원을 소모하며 꽃을 피운 뒤에는 더 이상 생장을 유지할 수 없어서 고사하게 됩니다. 대신, 뿌리줄기에서 나온 씨앗들이 새로운 세대를 이루게 됩니다. 감사합니다.
화학
Q. 냉방병으로 열과 인후통이 심했는데 그상태에서 밀폐된공간에서 플라스틱화학냄새
안녕하세요.네 말씀해주신 것처럼 에어컨 바람에 오래 노출되면 체온 조절이 잘 되지 않아 두통, 인후통, 피로감 같은 증상이 생길 수 있고, 면역력이 일시적으로 떨어질 수도 있는데요 다만 이는 대부분 일시적인 컨디션 저하이지, 장기적으로 큰 손상을 남기는 경우는 드뭅니다. 플라스틱 제품에서 나는 냄새는 보통 휘발성 유기화합물(VOCs)이나 가소제, 첨가제에서 나오는 휘발성 성분인데요 밀폐된 공간에서 이를 많이 흡입하면 두통, 어지럼증, 목 자극, 기침 등이 생길 수 있습니다. 하지만 짧은 시간 노출로 인해 바로 암이 발생하지는 않고 암은 보통 수년~수십 년간 반복적이고 장기간의 고농도 노출이 있어야 위험성이 증가합니다. 따라서 말씀하신 냉방병으로 면역력이 떨어진 상태에 더해 하루의 노출 자체가 암으로 이어질 가능성은 극히 낮습니다. 또한 암은 주로 유전적 요인, 장기간의 발암물질 노출(석면, 벤젠, 담배 연기), 생활습관 요인(흡연, 음주, 비만 등) 등이 복합적으로 작용해서 생기기 때문에 한두 번 냄새를 맡는 일시적 노출과 면역력 저하가 곧바로 암을 유발하지는 않습니다. 따라서 현재 불편한 증상(인후통, 두통, 기침)이 계속된다면 이는 호흡기 자극이나 냉방병 때문일 가능성이 크기 때문에 환기를 충분히 하고, 수분을 잘 섭취하며, 목을 쉬게 하는 것이 좋을 것 같습니다. 감사합니다.
화학
Q. 같은 나무라도 불이 붙었을 때 최고온도가 달라지나요?
안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 나무가 타면서 발생하는 불의 온도는 단순히 불 자체가 항상 일정하다기보다는, 연료가 되는 나무의 성질이나 환경 조건에 따라 달라지는데요 즉, 같은 불이라도 어떤 나무를 태우느냐에 따라 최고 온도가 차이가 날 수 있습니다. 불이 날 때 온도는 크게 두 가지 요소로 결정되며 첫번째는 나무의 화학적 조성입니다. 나무에는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등이 주성분이며, 이들이 산화되면서 열을 내는데요 리그닌이 많으면 더 높은 발열량을 내고, 수분이 많으면 열의 일부가 증발에 쓰여 최고 온도가 낮아집니다. 예를 들자면 참나무는 밀도 높고 리그닌 풍부하며 고온에서 잘 탑니다. 또한 수분 함량도 영향을 미치는데요, 나무가 젖어 있으면 에너지가 물을 증발시키는 데 쓰여 최고 온도가 낮습니다. 또한 잘게 쪼개진 장작은 빠르게 타고 온도 상승이 빠르지만, 큰 장작은 천천히 타면서 국소 온도는 상대적으로 낮을 수 있습니다. 감사합니다.
화학
Q. 모기에 물릴떄 버물리 같은 물파스를 바르면 바로 가라 앉는 것이 화학 반응과 관련이 있는건가요?? 뭐 알칼리와 산 이런거에 관련이 있는건가요??
안녕하세요.질문해주신 것처럼 모기에 물리면 가려움과 붓기가 생기는데요, 이때 버물리 같은 물파스를 바르면 바로 진정되는 현상은 화학적 중화반응(산-염기 반응)보다는 주로 생리학적·약리학적 작용과 관련이 있습니다. 우선 모기는 피를 빨 때 항응고성분의 침 속의 단백질을 우리 피부에 주입하는데요 이 물질들이 우리 면역계에 이물질(항원)로 인식되어, 히스타민(histamine)이라는 물질이 분비됩니다. 히스타민은 혈관을 확장시키고 신경을 자극해서 가려움, 붓기, 열감을 유발합니다. 버물리나 비슷한 연고에는 보통 멘톨, 캄파와 같은 성분이 피부 신경을 자극해 시원한 느낌(쿨링 효과)을 주게 되며 뇌가 시원함"신호에 집중해서 가려움 신호가 덜 느껴지도록 하는 감각 경쟁 효과가 나타나는 것입니다. 또한 디펜히드라민과 같은 항히스타민제는 히스타민 수용체를 막아 가려움 원인을 차단해주고 소염제 성분은 염증 반응을 억제합니다. 따라서 바르자마자 가라앉는 효과는 화학반응이라기보다는, 약물이 피부 신경과 면역 반응에 작용해서 증상을 빠르게 완화시키는 것이라고 볼 수 있습니다. 감사합니다.
화학
Q. 화학반응이 일어날 때 에너지 변화가 반드시 수반되는데 어떤 경우에는 열을 내고 어떤 경우에 외부에서 에너지를 공급해야 하는가요
안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 화학 반응이 일어날 때는 반드시 결합이 끊어지고 새로운 결합이 형성되는데요, 이 과정에서 에너지의 출입이 일어납 따라서 어떤 반응은 열을 내는 발열 반응, 어떤 반응은 열을 흡수하는 흡열 반응이 됩니다. 결합을 끊을 때에는 기존 결합을 끊는 데 에너지가 필요하며 반면에 새로운 결합을 만들 때에는 새로운 결합이 형성되면서 안정화되고, 에너지가 방출됩니다. 따라서, 새로 만들어지는 결합에서 방출되는 에너지가 더 크면 발열 반응이 되고 기존 결합을 끊는 데 드는 에너지가 더 크면 흡열 반응이 됩니다. 반응 후 생성물이 반응물보다 안정할 때 발열반응이 나타나며 엔탈피 변화 ΔH 0이고 대표적인 예시는 식물의 엽록체에서 일어나는 광합성입니다. 감사합니다.
화학
Q. 일반적으로 염기성도가 높을수록 친핵성도도 높아지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 염기성도는 어떤 종이 양성자(H⁺)를 받아들이려는 경향을 의미하는데요 즉, 염기는 H⁺에 대한 친화력이며 이는 주로 평형 상수(pKₐ 값)로 정의됩니다. 반면에 친핵성도는 어떤 종이 전자쌍을 주어 전자를 부족하게 가진 탄소, 예를 들자면 카보닐 탄소, 알킬 할로겐화물의 탄소를 공격하는 반응 속도와 관련되며 즉, 친핵체는 탄소와 같은 전자 부족 중심에 대한 친화력입니다. 이때 염기성이 강하다는 것은 해당 종이 전자쌍을 강하게 보유하고 있으며 H⁺와 결합하려는 성향이 크다는 뜻인데요 이는 일반적으로 같은 전자쌍을 이용해서 탄소의 전자 부족 부위와도 잘 반응할 수 있음을 의미합니다. 즉, 전자밀도가 높고 결합 형성에 적극적인 종일수록, H⁺에도 잘 달라붙고, 전자가 부족한 탄소에도 잘 공격하며, 따라서 일반적으로 염기성과 친핵성은 같은 전자공여 능력을 반영하므로 비슷한 경향을 보이는 것입니다. 감사합니다.
화학
Q. 전형 원소와는 다르게 전이원소는 다양한 전하를 띨 수 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 주족 원소와는 다르게 전이금속이 다양한 산화수를 가질 수 있는 이유는 전자배치와 결합 특성과 깊게 관련되어 있는데요, 전형 원소의 경우에는 화학적 성질 대부분 가장 바깥쪽 전자껍질(최외각 s, p전자)에 의해 결정되며 따라서 안정적인 전자배치를 위해 주로 1가지 산화수만 갖는 경우가 많습니다. 반면에 전이금속의 경우에는 d 전자가 최외각 전자껍질 바로 아래에 존재하며 s전자와 d전자 모두 화학반응에 참여 가능하기 때문에 여러 산화수가 가능한 것입니다. 말씀해주신 Fe 원자 전자배치는 [Ar] 4s² 3d⁶인데요, d전자 손실 여부에 따라 Fe²⁺, Fe³⁺ 등 다양한 산화수 형성 가능한 것입니다. 감사합니다.