안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
생물·생명
Q. 옥스퍼드 대학의 과학자들이 주장한 인간이 신을 신봉하는 이유는 어떻게 되나?
안녕하세요. 네, 말씀하신 부분은 실제로 옥스퍼드 대학교 인류학·심리학·신학 연구진이 대규모 국제 연구를 통해 밝힌 주장과 관련이 있는데요 2011년경, 옥스퍼드 대학의 프로젝트 Cognition, Religion and Theology 팀은 20여 개국에서 약 40여 명의 연구자가 참여해 인간이 왜 신과 같은 초월적 존재를 신봉하는가를 과학적으로 탐구했습니다. 우선 옥스퍼드 과학자들의 주요 주장으로는 신앙은 문화가 만든 인위적 산물이 아니라 인간 사고의 기본 경향에서 비롯된다는 것인데요, 인간은 선천적으로 보이지 않는 존재의 의도를 상상하거나 믿도록 진화된 인지적 구조를 가지고 있다는 것입니다. 예를 들어, 정글 속에서 바스락거리는 소리를 들었을 때 “바람인가?”보다는 “맹수가 숨어 있나?”라고 가정하는 편이 생존에 유리합니다. 이런 과잉된 의도 탐지가 발전하면서, 인간은 눈에 보이지 않는 존재나 힘을 쉽게 상상하고 믿게 되었다는 설명입니다. 또한 사후 세계와 영혼에 대한 믿음은 자연스러운 사고 경향으로 봅니다. 연구에 따르면 사람들은 본능적으로 육체가 죽은 뒤에도 마음이나 의식은 계속된다고 생각하는 경향이 있는데요, 어린아이들도 동화 속 캐릭터가 죽었을 때 “생각은 할 수 있을까?”라는 질문에는 “할 수 있다”고 대답하는 경우가 많습니다. 즉, 의식의 불멸성에 대한 직관이 종교적 신앙의 토대가 된다는 것입니다. 또한 말씀해주신 것처럼 신비적 경험이나 신적 체험은 뇌의 특정 부위와 관련이 있음이 관찰되었는데요, 측두엽 자극 실험에서 참가자들이 “영적 존재를 만났다”고 보고한 사례가 있으며, 뇌의 전두엽·두정엽 회로는 자아감과 초월적 감각에 깊이 관여하는 것으로 밝혀졌습니다. 즉, 인간의 뇌는 불확실성과 두려움에 직면했을 때 초월적 존재를 상상하고 의지하는 경향을 갖고 있으며, 옥스퍼드 연구진은 이것이 학습된 문화적 산물이 아니라 인간 보편적 본능에 가깝다고 주장한 것이라고 해석해볼 수 있겠습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 일본에서 애니메이션 포켓몬을 보다가 집단 실신 사건이 발생했다는데 원인이 뭔가요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 말씀하신 사건은 실제로 있었던 유명한 사례로, 1997년 12월 16일 일본에서 방영된 포켓몬스터 TV 애니메이션 에피소드에서 발생했다고 하는데요 당시 방송을 보던 어린이 약 700여 명이 두통, 구토, 어지럼증, 실신, 발작 등을 호소하며 병원으로 이송되었고, 그 중 일부는 간질 발작과 유사한 증상을 보였습니다. 문제 장면은 피카츄가 미사일을 전기 공격으로 폭파시키는 장면이었는데, 이때 강한 빨강과 파랑의 섬광이 초당 약 12번 이상 깜박이는 효과가 사용되었고, 이런 시각 자극은 광과민성 발작을 유발할 수 있는데, 특히 어린이와 청소년에서 발생 위험이 높습니다. 실제로 환자 중 일부는 이전에 간질을 진단받은 적이 없었지만, 뇌가 깜빡이는 빛 자극에 민감하여 발작이 촉발된 것으로 해석되었습니다. 집단발작의 요인에 대해 생각해보자면, 의학 조사 결과, 다수의 아이들이 ‘광과민성 발작’ 반응을 보인 것으로 확인되었습니다. 특정 파장의 강한 빛이 빠르게 반복되면 망막과 시각 피질이 과도하게 흥분하고, 일부 뇌에서는 신경 발작이 유발될 수 있습니다. 또한 실제로 뇌전증성 발작을 한 아이들도 있었지만, 상당수는 단순한 두통, 구토, 어지럼증, 불안 증상 등이었고 이는 집단 심인성 반응으로 설명됩니다. 즉, TV 뉴스에서 사건이 크게 보도되자 “나도 아픈 것 같다”라는 식으로 증상이 확산된 경우도 많았습니다. 따라서 빛의 깜박임으로 인한 신경학적 발작(광과민성 간질)과 집단 심리적 반응이 결합된 사례로 볼 수 있겠습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 조효소가 효소의 활성을 높일 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 복합효소를 도울 수 있는 보조인자에는 보결족과 조효소가 있습니다. 이때 조효소는 단순히 효소와 기질이 결합하도록 돕는 역할을 넘어, 반응 과정에서 화학적 중간체를 형성하거나 전자·원자 집단을 전달하는 등 직접적인 반응 참여자로 작용하기 때문에 효소의 촉매 능력을 근본적으로 강화할 수 있습니다. 반면에 보결족 금속 이온은 주로 효소 단백질의 구조적 안정화나 기질의 배치를 돕는 데 그치지만, 조효소는 자체의 화학적 성질을 활용하여 반응의 활성화 에너지를 낮추고 반응 속도를 크게 높일 수 있습니다. 따라서 조효소는 효소와 함께 일시적인 복합체를 이루어 반응 경로를 다양화하고, 효소 단백질 단독으로는 수행하기 어려운 화학적 변환을 가능하게 만들어 효소의 활성을 높이는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 꽃을 피우지 않는 식물 같은 경우에는 번식을 어떻게 하는 것인가요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 모든 식물이 꽃을 피우는 것은 아닌데요, 식물에는 꽃을 피우는 종자식물(피자식물) 뿐만 아니라, 꽃을 전혀 만들지 않는 비종자식물도 많이 존재하며 꽃은 곧 씨앗 형성을 위한 구조이므로, 꽃을 피우지 않는 식물들은 씨앗이 아닌 다른 방식으로 번식을 하게 됩니다. 꽃을 피우지 않는 대표적인 식물군인 양치식물(고사리, 쇠뜨기, 석송 등)이나 선태식물(이끼류, 우산이끼류)은 포자낭(sporangium)에서 만들어진 포자(spore)를 통해 번식하는데요, 포자는 씨앗과 달리 배아나 영양분 저장 조직이 없고, 단세포에 불과하며 바람이나 물에 의해 퍼져서 적절한 환경에 떨어지면 발아하여 새로운 개체로 자라납니다. 예를 들어, 고사리는 잎 뒷면에 포자낭 군집(포자낭군, sori)을 만들고 거기서 나온 포자가 퍼져나가 번식합니다. 또는 꽃과 씨앗 없이도 몸의 일부 조직을 통해 새로운 개체가 생기는 방식인 영양번식을 할 수 있는데요, 뿌리줄기, 괴경, 인경, 포복경과 같은 영양 기관을 통해 번식할 수 있으며, 또한 이끼류는 포자체와 더불어 체세포 일부가 떨어져 나가 새로운 개체로 자라기도 합니다. 특히 이끼류(예: 우산이끼, Marchantia)는 무성아(gemmae)라는 작은 덩어리를 만들고, 이것이 떨어져 나와 새로운 개체로 성장하는데요, 이는 씨앗이나 포자와는 달리, 이미 몇 개의 세포로 이루어진 작은 식물체 조각이므로 빠르게 새로운 개체로 자랄 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 북극곰멸종에대해궁금해서질문합니다.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 국제자연보전연맹(IUCN)은 북극곰을 ‘취약(Vulnerable)’ 종으로 분류하고 있으며, 향후 세 세대(약 35년) 안에 전 세계 개체 수가 30% 이상 감소할 가능성이 있다고 예측하고 있는데요, 최근 연구에 따르면, 2100년까지 지구 온난화가 계속된다면, 일부 지역에서는 국소적으로 멸종이 현실화될 수 있다고 경고하고 있기도 합니다. 그린란드 동남부에는 해양의 해빙 대신 빙하에서 떨어지는 담수 얼음을 기반으로 사냥하는, 유전적 고립이 심한 개체군이 존재하며, 이러한 빙하 얼음 기반 사냥 전략은 북극곰이 기존의 해빙에 의존하지 않고도 서식 가능함을 보여주는 중요한 단서입니다. 그러나 이 집단도 번식률이 낮고 개체 크기가 작아 건강 상태가 좋지 않을 수 있으며, 이들이 의존하는 빙하도 기후 변화로 소멸 위기에 놓여 있다는 점이 문제이며, 여름 해빙의 급속한 감소로 인해 사냥 기회가 줄고, 더 먼 거리 수영과 장기 단식이 이어지면서 영양 부족, 번식률 저하, 생존율 하락 등 위협이 커지고 있습니다. 하지만 탄소 배출을 줄이고 기후 위기를 완화할 경우, 해빙 형성이 안정되며 일부 지역에서는 북극곰 서식 기반이 유지될 가능성이 있다는 연구도 있고, 실제로 그린란드처럼 특별한 환경이 완전히 사라지지 않는 한, 일부 개체군은 장기 생존 기반을 가질 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 생물 동물관련 동아리 실험 알려주세요
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 고등학교 2학년 생물동아리에서 해볼 만한 실험으로는 수생 곤충이나 미세생물의 산소 소비량 측정 실험이 있겠습니다. 물벼룩, 올챙이 같은 작은 동물 넣고 폐쇄 용기 안의 산소 변화 관찰하는 실험으로 산소 센서가 없으면 메틸렌 블루 같은 산화환원 지시약으로 대체 가능한 실험인데요, 온도 변화, 빛·어둠 조건에 따른 대사율 비교해보면서 에너지 대사와 환경 스트레스 분석해볼 수 있습니다. 또는 무릎반사(슬개건 반사)를 측정하거나, 간단한 조건자극(예: 소리 후 눈 깜박임 반응)을 기록하면서 반사속도를 영상으로 찍어 프레임을 분석해보고 반응 시간(ms 단위) 측정하는 실험도 진행해볼 수 있겠습니다. 이와 함께 온도 변화(차가운 손, 따뜻한 손)나 피로 정도가 반사속도에 영향을 주는지 비교해보면 좋을 것 같습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 서로 다른 종의 북극곰과 불곰이 교배가 가능한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 보통 "서로 다른 종"이라고 하면 교배가 불가능하다고 생각하기 쉽지만, 실제 자연에서는 종 분화가 완전히 끝나지 않은 경우 서로 교배가 가능한 사례가 있는데요, 바로 북극곰과 불곰 간의 교배가 그 예시라고 할 수 있습니다. 북극곰은 약 50만~60만 년 전 갈색곰에서 분화해 나온 종인데요, 진화적으로 매우 가까운 친척이기 때문에 염색체 수(2n=74)와 유전자 구성이 거의 같아 교배 시 유전자가 큰 충돌 없이 결합할 수 있습니다. 종분화가 오래 진행된 동물(예: 사람과 침팬지)은 유전자의 차이가 커서 번식이 불가능하지만 북극곰과 갈색곰은 아직 생식적 장벽이 완전히 형성되지 않은 상태라 교배가 가능하며, 그 결과 태어난 잡종(‘피즈리 곰’ 또는 ‘그롤라 곰’)도 불임이 아니라 번식 능력을 가지는 경우가 있습니다. 이는 두 종이 여전히 유전적으로 충분히 비슷하다는 증거입니다. 또한 기후 변화로 북극의 얼음이 줄어들면서 북극곰이 남쪽으로, 갈색곰이 북쪽으로 서식 범위를 넓히며 겹치는 지역이 늘어났는데요, 이로 인해 야생에서도 자연 교배 사례가 점점 보고되고 있는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 꽃의 종류에 따라 개화 시기가 달라지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 꽃이 피는 시기가 식물마다 다른 이유는 개화 시기를 조절하는 내부 신호와 환경 요인이 서로 맞물려 작동하기 때문인데요 식물은 무작정 꽃을 피우는 것이 아니라, 번식 성공률을 높이기 위해 주변 환경이 알맞을 때만 개화를 하게 되는 것입니다. 식물은 하루 동안 빛과 어둠의 길이를 감지하는 능력이 있는데요, 이는 잎 속의 피토크롬과 같은 광수용체 단백질 덕분입니다. 어떤 식물은 낮이 일정 시간보다 길어져야(장일식물, 예: 국화, 시금치), 또 어떤 식물은 낮이 일정 시간보다 짧아져야(단일식물, 예: 벼, 코스모스) 개화를 유도합니다. 이처럼 광주기는 꽃이 피는 시기를 계절과 맞추는 가장 핵심적인 요인 중 하나입니다. 일부 식물은 일정 기간의 저온 노출을 거쳐야만 꽃눈이 형성되는데요, 이를 춘화라고 부릅니다. 예를 들어 밀, 보리, 배추 등은 겨울 동안 차가운 환경을 겪어야 봄에 개화할 수 있는데, 이는 겨울을 지나야 안정적으로 번식할 수 있도록 진화한 전략입니다. 또한 광주기나 온도 신호는 결국 식물 내부에서 플로리겐이라는 개화 유도 신호로 전환되며, 플로리겐은 잎에서 생성되어 체관을 따라 이동하며, 생장점에서 꽃 기관 형성을 촉발합니다. 이 과정에서 지베렐린 같은 호르몬도 함께 작용하여 개화를 촉진하기도 합니다. 마지막으로 같은 환경에서도 꽃마다 개화 시기가 다른 이유는 자원 경쟁을 피하고, 곤충이나 바람 등 수분 매개자의 활동 시기와 맞추기 위해 진화적으로 조절되었기 때문입니다. 예를 들어 봄철에 피는 꽃들은 곤충이 활동을 시작하는 시기를 노리고, 여름철 꽃은 강한 햇빛과 높은 온도에 맞춰 광합성을 극대화합니다. 가을철 국화나 코스모스 같은 꽃은 경쟁자가 줄어든 시기를 택해 번식 기회를 확보하게 되는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 비타민의 정의가 체내에서 합성될 수 없는 물질인데 비타민 D는 체내에서 합성할 수 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 비타민은 원래 체내에서 합성이 안되는 물질로 알려져 있으나 비타민D는 예외인데요, 사람의 피부에는 7-디하이드로콜레스테롤이라는 스테롤 전구체가 존재합니다. 햇빛 속의 자외선 B(파장 약 290~315nm)가 피부에 닿으면, 이 전구체가 광화학 반응을 통해 프리비타민 D3로 바뀌고, 이어서 열에 의해 안정된 형태인 비타민 D3(콜레칼시페롤)로 전환됩니다. 이후 이 물질은 간과 신장을 거치면서 단계적으로 활성화되어 칼시트리올이라는 호르몬 형태가 되며, 뼈 대사와 칼슘·인 흡수 조절에 중요한 작용을 합니다. 즉, 비타민 D는 인체 내에서 합성될 수 있지만, 그 합성은 햇빛이라는 외부 환경 요인이 반드시 개입해야만 이루어집니다. 만약 햇빛 노출이 부족하거나, 피부에서 전구체가 충분히 존재하지 않거나, 간·신장 대사 과정에 문제가 있다면 합성이 제대로 되지 못합니다. 따라서 여전히 식이 섭취(생선, 달걀 노른자, 강화 식품 등)나 보충제를 통해 보충해줄 필요가 있습니다. 다시 말하자면 비타민 D가 다른 비타민과 달리 체내 합성이 가능한 이유는 우리 몸이 콜레스테롤 유도체를 자외선에 의해 화학적으로 전환시키는 능력을 갖고 있기 때문입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 가을철에 낙엽이 떨어질 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.네, 가을철 낙엽이 떨어지는 것은 단순히 잎이 말라서 떨어진다기보다는 식물이 스스로 조직을 만들어 잎을 분리시키는 과정으로 인해 나타나는 것인데요, 이를 낙엽(엽리 형성)이라고 합니다. 가을이 되면 낮 길이 단축, 기온 하락 등의 환경 신호를 식물이 감지하는데요 그러면 잎에서 옥신(성장 호르몬) 분비가 줄어들고, 반대로 에틸렌 같은 낙엽 유도 호르몬의 작용이 강해집니다. 이때 잎자루와 줄기가 만나는 부분에 특수한 세포층(절리층)이 생기는데요, 이곳의 세포벽이 효소(셀룰라아제, 펙티나아제 등)에 의해 분해되면서 세포 사이가 느슨해지고, 잎이 쉽게 분리될 수 있는 상태가 됩니다. 잎이 떨어지기 전에 식물은 엽록소를 분해하고, 질소·당·무기질 같은 영양분을 줄기로 되돌려 저장하는데요, 이때 엽록소가 먼저 파괴되면서 가려져 있던 카로티노이드(노랑·주황색), 안토시아닌(빨강색) 색소가 드러나 단풍이 보이게 됩니다. 또한 절리층의 바깥쪽에는 코르크층 같은 보호막이 형성되어, 잎이 떨어진 자리에 병원균이 침입하거나 수분이 과도하게 손실되는 것을 막게되며 준비가 다 끝나면 바람, 중력 등에 의해 잎이 떨어지게 됩니다. 감사합니다.