안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 생물학에서 종내변이는 어디까지인정하나요
안녕하세요. 생물학에서 종내 변이는 같은 종에 속한 개체들 사이에서 나타나는 유전적 차이나 형태적 차이를 의미합니다. 종내 변이는 자연 상태에서 매우 흔하며, 이 변이가 바로 생물의 다양성과 적응력을 높이는 중요한 원천이 됩니다. 예를 들어 사람을 보면, 전 세계에 다양한 민족이 존재하는데, 이들 사이에는 피부색, 체형, 눈 모양 등 여러 신체적 특징과 유전적 차이가 있지만 모두 같은 종인 호모 사피엔스에 속합니다. 종내 변이는 보통 개체들이 번식하여 자손을 남길 수 있을 정도로 유전적으로 호환되는 범위 내에서 인정됩니다. 즉, 같은 종 내에서는 다양한 변이가 존재해도 근본적으로 서로 교배가 가능하고, 건강한 자손을 낳을 수 있다면 모두 종내 변이로 인정합니다. 반면에, 서로 다른 종끼리는 보통 번식이 어렵거나 자손이 생식 능력을 갖지 못하는 경우가 많아 종 구분의 기준이 됩니다. 사람의 경우에도 민족마다 다양한 유전적, 신체적 특성이 있지만, 이들은 모두 같은 종이기에 종내 변이의 좋은 예입니다. 이처럼 종내 변이는 한 종의 유전적 다양성을 포괄하는 개념으로, 개체 간 차이를 인정하면서도 종을 하나로 묶는 기준이 됩니다. 변이가 어느 정도까지 허용되는지는 결국 그 종 내 개체들이 서로 교배 가능하고 자손을 남길 수 있는지에 따라 결정된다고 볼 수 있습니다.
Q. 네안데르탈인은 과거 호모사피엔스와 비교시 인구수가 얼마나 되었을까요
안녕하세요.네안데르탈인과 호모 사피엔스가 지구상에 함께 존재했던 시기의 인구수에 대해서는 정확한 기록이 남아 있지 않지만, 과학자들의 연구와 추정에 따르면 네안데르탈인의 전체 인구는 비교적 적었을 것으로 여겨집니다. 네안데르탈인의 전성기는 약 40만 년 전부터 3만 년 전까지이며, 주로 유럽과 서아시아 지역에 거주했습니다. 반면, 호모 사피엔스는 약 30만 년 전에 아프리카에서 등장해 점차 전 세계로 퍼져 나갔습니다. 이때 네안데르탈인의 인구 규모는 수십만 명 수준으로 추정되는데, 이는 호모 사피엔스에 비해 훨씬 적은 수입니다. 호모 사피엔스는 같은 시기에 아프리카를 중심으로 더 많은 수가 존재했으며, 이후 전 세계로 확장되면서 인구가 급격히 증가했습니다. 네안데르탈인은 주로 추운 기후에 적응해 유럽과 서아시아의 다양한 지역에 정착했고, 동굴이나 자연적인 은신처를 이용하며 사냥과 채집을 통해 생활했습니다. 결국 네안데르탈인은 호모 사피엔스보다 인구가 적고 지리적으로 제한된 지역에 머물렀던 반면, 호모 사피엔스는 더 넓은 지역으로 퍼져 나가면서 인구가 증가하고 다양한 환경에 적응해 살아갔습니다. 이 차이가 결국 네안데르탈인의 멸종과 호모 사피엔스의 성공적인 확산에 영향을 미친 것으로 보고 있습니다.
Q. 햇빛을 쬐면 비타민 D를 합성하는다고 하는데, 피부로 흡수되는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요.햇빛을 쬐면 우리 몸에서 비타민 D가 합성되는 과정은 피부에 있는 특정 물질이 자외선에 의해 변형되면서 시작됩니다. 피부 속에는 ‘7-디하이드로콜레스테롤’이라는 물질이 있는데, 이 물질이 자외선 B(UVB)와 만나면 화학 반응이 일어나 ‘프리비타민 D3’라는 형태로 바뀌게 됩니다. 이후 체온에 의해 이 프리비타민 D3가 안정적인 형태인 ‘비타민 D3’로 전환되고, 이 비타민 D3는 혈액을 타고 간과 신장으로 이동해 최종적으로 활성형 비타민 D로 변환되어 우리 몸에서 칼슘 흡수를 돕고 뼈 건강을 유지하는 역할을 하게 됩니다. 즉, 햇빛의 자외선 B가 피부 속 7-디하이드로콜레스테롤과 반응해 비타민 D의 전구체가 만들어지고, 이것이 다시 몸 안에서 활성형 비타민 D로 전환되는 것이죠. 겨울 동안 햇빛을 충분히 못 쬐면 이 과정이 원활하지 않아 비타민 D 부족으로 뼈가 약해지거나 우울증 같은 증상이 나타날 수 있습니다. 그래서 날씨가 좋아질 때 적당히 햇빛을 쬐어 비타민 D를 자연스럽게 합성하는 것이 건강에 매우 중요한 것입니다.
Q. 신체는 유전이라 후천적으로 외모를 바꿀수 있는 방법은 한계가 있나요?
안녕하세요. 맞습니다. 인간의 신체적 특징, 특히 외모는 크게 유전적인 요인에 의해 결정됩니다. 눈의 색, 얼굴형, 키, 피부색, 체형 등은 대부분 부모로부터 물려받은 유전자의 조합에 의해 형성되며, 이런 선천적 특성은 기본적으로 바꾸기 어려운 것이 사실입니다. 태어날 때부터 유전자로 "설계된" 부분이 존재하는 셈입니다. 그러나 그렇다고 해서 외모를 바꿀 수 있는 가능성이 전혀 없는 것은 아닌데요, 우리가 후천적으로 바꿀 수 있는 부분도 꽤 많고, 이 또한 매우 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어 피부 관리: 피부 트러블이나 잡티, 주름, 탄력 등의 요소는 후천적인 노력과 피부과 치료로 크게 개선 가능합니다. 운동과 식습관: 체형은 유전적인 영향을 받지만, 후천적인 근육량 조절이나 체지방 감소 등을 통해 매우 다른 인상을 줄 수 있습니다. 헤어스타일과 화장: 인상을 좌우하는 대표적인 요소로, 얼굴형이나 피부 톤, 이미지까지 바꿔 보이게 하는 강력한 도구입니다. 자세, 표정, 스타일: 얼굴 생김새 자체는 바꿀 수 없어도 자세나 표정, 옷차림에 따라 외모의 느낌이 크게 달라질 수 있습니다. 결론적으로, 유전적으로 결정된 신체적 요소를 완전히 바꾸는 데에는 한계가 있지만, 후천적인 관리와 선택을 통해 ‘외모’라는 전체적인 인상을 바꾸는 것은 충분히 가능합니다. 즉, 선천적인 유전적 외모는 바꿀 수 없지만, 사람들이 인식하는 '당신의 모습'은 얼마든지 바꿀 수 있다는 점에서 희망이 있는 것입니다.
Q. 영양이나 다른 조건 동일하다는 가정하에서 해발고도 2,000m 이상의 환경에서만 자란 사람과 해발고도 제로인 환경에서의 사람의 신체 성장 속도는 어떻게 될까요?
안녕하세요. 해발고도 2,000m 이상의 고산지대에서 자란 사람과 해발고도 제로인 평지에서 자란 사람의 신체 성장 속도는, 영양 상태와 유전적 조건이 동일하다는 가정하더라도 차이를 보일 수 있습니다. 이는 주로 산소 농도의 차이와 이에 따른 생리적 적응 때문입니다. 고산지대는 산소 농도가 낮은 저산소 환경이기 때문에, 인체는 이를 보상하기 위해 여러 가지 생리적 적응을 겪게 됩니다. 예를 들어, 고지대에 사는 사람들은 일반적으로 더 많은 적혈구 수와 높은 혈중 헤모글로빈 농도, 심장 박동 증가, 폐활량 증가 등의 특성을 갖습니다. 하지만 이러한 적응은 에너지 소모가 크고, 생리적으로 어린 시기의 성장 발달을 다소 지연시키는 경향이 있습니다. 실제로 고산 지역에서 자란 아이들이 저지대 아이들보다 성장 속도가 느린 경향이 관찰된 바 있으며, 키나 체중 증가가 지연되기도 합니다. 이는 만성적인 저산소 상태가 세포의 대사 활동에 영향을 주고, 특히 뼈와 근육의 발달에 필요한 산소 공급이 상대적으로 제한되기 때문입니다. 반면 해발고도 제로의 평지에서는 산소가 풍부하고 생리적으로 더 안정적인 환경이기 때문에, 동일한 조건이라면 더 빠른 성장 속도를 보일 가능성이 큽니다.다만 흥미롭게도, 고산지대에 오랜 세월 적응해온 일부 인구 집단(예: 안데스 산맥, 티베트, 에티오피아 고원 지역의 사람들)은 유전적으로 저산소 환경에 적응되어 있어, 성장 지연이 덜하거나 거의 나타나지 않는 경우도 있습니다. 하지만 일반적으로는 같은 조건이라면 고산 환경은 성장 속도에 부정적인 영향을 줄 수 있다고 할 수 있습니다.