줄기세포 연구 및 신약 개발업 전문가 안근호 입니다.
생물·생명
Q. 어떻게 같은 품종인데 지역에 따라서 다른 열매를 맺게 되나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.결론부터 말씀드리면, 같은 품종이라도 물과 토양의 차이로 인해 전혀 다른 열매가 맺을 수 있습니다.이는 식물의 생장과 열매 형성에 환경 요인이 매우 중요한 역할을 하기 때문인데요.수분이 부족한 환경에서는 열매의 크기가 작아지고, 당도가 떨어지며 심한 경우 열매가 금방 떨어질 수 있습니다.반대로 수분이 과도할 경우에는 뿌리가 썩거나, 열매가 갈라지거나, 병충해가 생기는 등의문제가 발생할 수 있죠.토양의 경우는 영양분, pH, 토양의 종류 등 다양한 원인에 의해서 영향을 받습니다.식물의 경우는 특정 pH에서 더 잘자라는 효과가 있을 수 있고, pH가 맞지 않으면 영양분의 흡수가 저해되어 열매의 맛과 색깔에 영향을 줄 수 있습니다.또한 토양 내 영양분의 함량은 열매의 크기, 맛, 영양 성분에 직접적인 영향을 미치며토양의 종류에 따라 수분과 양분의 보유력이 달라지기 때문에 같은 식물이라도 열매의 차이가 많이 날 수 있습니다.그 외에도 햇빛이 잘드는 곳과 아닌곳의 차이, 온도가 높은 지역과 낮은 지역에서의 차이병충이 많은곳과 적은 곳의 차이 등 다양한 원인에 의해서같은 품종의 식물을 재배하더라도 맛과 색, 영양분 등 차이가 많이 날 수 있으며환경요인을 적절하게 관리하는 노력이 중요하다고 보시면 될 것 같습니다.
생물·생명
Q. 횡격막 수축하는 이유 과학적으로 아직 발켜내지 못
안녕하세요. 안근호 박사입니다.횡격막 수축은 말씀하신대로 기본적인 원리는 밝혀져 있지만아직 세부적인 메커니즘은 밝혀지지 않은 부분이 남아있는 상황이고이는 연구에 어려운 몇가지 이유들이 존재합니다.먼저, 가장 큰 이유 중 하나는 횡격막의 수축은 호흡 중추의 다양하고 복잡한 신경 회로와 다른 여러 근육과의 상호 작용이 관여하기 때문입니다.또한 횡격막의 수축은 자율신경계에 의해 조절되는데, 자율신경계는 의식적인 통제가 어렵고복잡한 상호작용을 하기 때문에 연구에 어려움이 있습니다.그리고 횡격막은 흉강과 복강 사이에 위치하여 접근이 어렵고, 개개인에 따라 횡격막의 위치와 크기, 신경 분포 등이 다르기 때문에 일반적인 메커니즘을 밝히는데 어려움이 있습니다.실험을 통해 횡격막의 움직임을 측정하는 것도 어려움이 있구요.이러한 어려운 사항들을 개선한 연구의 방향으로서첨단 영상 기술을 활용한 방법들이 현재 연구에 응용되고 있으며신경 과학 연구 방법을 통해 횡격막 수축과 관련된 신경 활동을 분석하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
생물·생명
Q. 질소가스 자살 시 필요한 가스 양이 어떻게 되나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.먼저 말씀드릴 부분은, 자살 시 편하게 죽을 수 있다는 질문 자체에 대해실제 생각을 하고 있으신 부분이라면 다시 한번 생각하는 시간을 가졌으면 좋겠다는 의견부터 드리고순수한 호기심으로 질문하신것이라고 믿고 답변드리겠습니다.질소 가스는 일부 국가에서 안락사를 할 때 사용되는 방법입니다.질소는 무색, 무취의 비활성 기체로 고농도의 질소를 흡입하면체내 산소 농도가 급격하게 감소하여 저산소증을 유발하게 되고산소 부족으로 인해 빠르게 의식을 잃기 때문에 이론적으로는 고통을 느끼기 어렵다고 하며,일반적으로 90%이상의 고농도 질소가스를 사용하여 진행하다고 알려져 있습니다.저농도로 흡입시 극심한 고통을 느낄 수 있으며, 개인의 건강상태나 심리적 요인, 흡입속도 등 다양한 요인에 의해 복합적으로 작용할 수 있다고 합니다.사람의 경우는 대부분 나라에서는 안락사는 불법이지만, 스위스 일부지역에 한해서는엄격한 조건 하에 의사의 도움을 받는 경우 합법으로 인정되며동물의 경우는 가축의 인도적인 안락사 방법으로 일부 국가(미국 오클라호마 주 등)에서 합법적으로 사용하고 있습니다.
생물·생명
Q. 식물들이 평균기온 영하 63도의 조건에서 살아남을 수 있나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.먼저, 화성이 지구와 환경이 많이 다른 것은 사실입니다.그렇지만 태양계 내에서는 지구와 가장 유사한 환경을 가진 행성이라는 점은태양과의 거리가 지구와 비슷하다는 점, 암석형 행성이라는 점, 낮과 밤의 주기가 있다는 점 등의여러가지 측면을 종합적으로 고려한 결과 입니다.미래에는 인류가 언젠가 지구를 넘어 다른 행성으로도 진출할 수 있기 때문에가장 비슷한 화성을 먼저 목표로 연구가 진행되고 있다고 보시면 될 것 같습니다.그렇지만, 말씀하신대로 가장 유사한 화성조차 극복해야 되는 부분이 정말 많습니다.화성의 대기는 매우 희박하고, 대부분 이산화탄소로 이루어져 있다는 점평균온도는 매우 낮고, 일교차가 심하다는 점토양이 지구 성분과 다르며, 유해물질을 포함하고 있다는 점방사선 노출이 지구보다 훨씬 심하다는 점 등 말이죠.이러한 환경적 제약에도 불구하고, 여러 연구진들이 화성 토양에서 식물을 재배하기 위한 연구를 진행하고 있는데화성에 온실 또는 지하시설을 만들어 온도, 습도, 대기 조성을 조절하는 방안이나인공 조명으로 햇빛을 대체한다거나, 화성 토양에 유기물과 영양분을 첨가하여 비옥도를 높이거나방사선 차폐시설을 구축하는 등의 연구가 진행되고 있습니다.실제로 몇몇 실험에서 화성 토양과 유사한 환경을 만들어완두콩, 감자, 토마토와 같은 식물 재배를 시도하여 성공한 사례들도 있습니다.결론적으로, 화성에서의 식물 재배는 고려해야될 사항이 아주 많지만그럼에도 미래를 위한 투자로서 연구들이 진행되고 있으며첨단기술의 발전과 지속적인 연구로 식물 재배를 가능하게 하기 위한 노력들이 진행되고 있다고 보시면 될 것 같습니다.
생물·생명
Q. 사람의 임신기간은 대략280일로 압니다만 그럼 동물 중 가장 짧은 임신기간은 어떤동물인가요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.재미있게도 '임신'이라는 단어는 포유류의 생식 과정을 나타내는 단어 입니다.다른 종의 동물들은 해당이 안되죠.조류, 파충류는 알을 낳고, 어류는 알이나 새끼를 몸 밖으로 배출하기 때문에 '포란' '산란' '출산' 등의 단어를 사용합니다.말씀하신 임신 기간이 짧은 포유류는 대표적으로 쥐가 있습니다.쥐는 짧은 임신기간과 한 번에 많은 수의 새끼를 낳는다는 특징과인간과 유전적으로 많이 비슷하기 때문에, 실험용 동물로도 사용되죠.실험용으로 키우는 쥐(Mouse)들은 보통 19-21일 정도의 임신기간을 가지며조금 더 큰 실험 쥐인 랫드(Rat)는 약 22일 정도의 임신기간을 가집니다.쥐 중에서도 가장 짧은 임신기간을 가졌다고 알려진 동물은버지니아 주머지쥐로, 약 12-13일 정도의 임신기간을 가졌다고 알려져 있습니다.그 외에도 햄스터는 약 16일, 기니피그는 약 2개월의 비교적 짧은 임신 기간을 가집니다.결론적으로, 임신기간이 가장 짧은 동물은 버지니아 주머니쥐이고 북아메리카에 서식하는 유대류(어미의 육아낭에서 키우는 특징을 가진 동물)입니다.추가적으로, 임신기간이 가장 긴 동물은 대형 포유류들로서코끼리가 약 22개월로 가장 길다고 알려져 있으며, 그 외 향유고래 14-16개월, 코뿔소 15-16개월, 기린 13-15개월 정도로 사람보다 긴 임신 기간을 가지고 있다는 것을 같이 알아두시면 좋을 것 같습니다.
생물·생명
Q. 바다에 사는 물고기는 잠은 어떻게 자나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.바다에 사는 물고기는 매우 다양하고, 종류 마다 다양한 방식으로 잠을 잡니다.보통은 바닥이나 바위 틈에 멈춰서 잠을 자는 물고기들이 많고상어와 같이 부레가 없는 물고기는 끊임없이 움직어야 하기 때문에 헤엄치면서 잠을 잡니다.참치도 천천히 헤엄치며 잠을 자지만 무리를 지어서 잔다는 특징을 가지기도 하구요.일부 물고기는 특이하게 자기도 하는데, 청베도라치라는 물고기는 사람처럼 바닥에 누워서 잠을 잔다고 하며 일부 물고기는 환경에 따라 수면 방식을 바꿔가며 잠을 잔다고 합니다.
생물·생명
Q. 왜 인류는 아직도 인공혈액을 만들지 못하고 있는 건가요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.인공 혈액의 개발은 예전부터 의료계의 오랜 숙원이고 많은 연구가 진행되어 왔으나, 아직까지 상용화되지 못한 부분은혈액이 단순한 액체가 아닌 복잡한 조직과 같은 개념이기 때문입니다.인공적으로 기능성을 갖춘 혈액을 만들기 위해서는적혈구, 백혈구, 혈소판, 혈장 등 다양한 구성 요소가 각 기능을 수행해야 하며이러한 기능들을 완벽히 대체해야만 수혈이 가능한데, 현재는 특정 기능(예시 : 적혈구의 기능인 산소운반)만 부분적으로 대체하는 수준이라고 보시면 될 것 같습니다.또한 인공 혈액의 수명, 기능도 중요하지만 면역 반응이나 안전성 측면에서의 검증이 가장 중요한데, 인공 혈액은 인체에 바로 투여될 가능성이 높은 만큼 엄격한 안전성 검증이 필요한 부분이 있습니다.면역 반응을 포함해, 독성이나 부작용이 없는지 등 다양한 안전 문제를 해결해야 하죠.그래도 최근 몇 년간 인공 혈액 개발 분야에서 많은 진전이 있었고,우리나라에서도 많은 기관과 기업에서 연구 결과들을 발표하고 있는 상황이었습니다.주요 연구 분야는 인공 적혈구와 인공 혈소판에 대한 부분으로줄기세포를 활용한 연구들이 많이 진행이 되었고, 해외에서는 임상시험도 진행이 되고 있죠.아직까지는 해결해야 될 과제가 많이 있지만, 지속적인 연구 개발을 통해 조금씩 발전해 나가고 있으며미래에는 안전하고 효율적인 인공 혈액이 상용화 될 것 으로 기대되고 있습니다.
생물·생명
Q. 어류나 조류도 배꼽을 가지고 있나요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.말씀해주신대로 태반을 통해 탯줄로 영양분을 공급받기 때문에 생기는 것이 배꼽이기 때문에포유류만 배꼽을 가지고 있다는 특징을 가지고 있습니다.어류나 조류는 대부분 알에서 태어나거나 난태생으로 새끼를 낳고알에서 태어나는 경우는 알 속 난황에서 영양분을 공급받기 때문에어미와 직접적인 연결고리인 탯줄이 없어 배꼽이 없습니다.다만, 포유류 중에도 알을 낳는 원시포유류인 오리너구리 같은 경우에는 태반이 없어 배꼽이 없다는예외적인 부분도 있다는 것을 기억해주시면 좋을 것 같습니다.
생물·생명
Q. 올빼미라는 새는 신기한게 목이 제자리에서
안녕하세요. 안근호 박사입니다.올빼미는 최대 270도까지 목을 회전시킬 수 있습니다.이는 다른 동물들에게서는 보기 힘든 능력인데요.올빼미는 큰 눈을 가지고 있지만, 눈알을 움직이는 근육이 없어서 시야를 넓히기 위해 목을 회전해야 합니다.눈알이 안구에 단단히 고정되어 머리를 움직여야만 시야가 확보되는 것이죠.올빼미의 광범위환 목 회전은 몇가지 이유로 가능하게 되는데요.먼저, 다른 동물들보다 많은 수인 14개의 목뼈를 가지고 있고 이 목뼈들은 작고 유연하게 연결되어 있어서넓은 범위의 회전을 가능하게 합니다.또한 척추 동맥의 굵기가 일반 조류에 비해 10배정도 굵어서 머리를 심하게 회전해도 혈액순환에 지장을 주지 않죠.혈관의 굵기 뿐만 아니라 혈관이 꼬이는 것을 방지하기 위한 장치로척추 동맥에 수축성 혈관 조직들이 있어 혈액이 한쪽으로 쏠리는 것을 막아주며,목뼈의 구멍도 일반 조류에 비해 10배 정도 커서 혈관이 자유롭게 이동할 수 있는 특징이 있습니다.신경계 또한 특별하게 구성되어 완충역할을 하는 공간이 있어 신경이 꼬이거나 늘어나는 것을 막아주는 구조로 되어있습니다.이러한 독특한 해부학적 구조와 생리적 특징 덕분에 올빼미는 넓은 시야를 확보하고 먹이를 사냥하는데 유리하게 진화되었다고 보시면 될 것 같습니다.
생물·생명
Q. 사람이 흘리는 눈물은 흘리는 상황에 따라 성분이 다른가요?
안녕하세요. 안근호 박사입니다.흥미롭게도, 눈물의 성분은 감정의 상태나 상황에 따라 실제로 달라질 수 있습니다.눈물의 종류는 크게 3가지로 나뉘며, 각 종류에 따라 성분과 기능이 다릅니다.첫번째로는 기저 눈물이라고 불리며, 눈을 촉촉하게 유지하고 먼지나 이물질로 부터 보호하는 기능을 하며물, 점액, 지방, 항균 성분 등이 균형있게 포함되어 있습니다.두번째 눈물은 반사 눈물이라고 불리며, 외부 자극(매운 성분, 먼지, 바람 등)으로부터 눈을 보호하며기저 눈물보다 물의 비율이 높고, 항균 성분이 더 많이 포함되어 있다고 합니다.마지막으로 감정 눈물은 감정적인 스트레스를 해소하고 심리적인 안정감을 제공하는 기능을 가지며기저 눈물 성분 외 스트레스 호르몬인 코르티솔과 신경전달물질인 류신, 엔케팔린과 같은 성분이 있어스트레스 완화에 도움을 준다고 합니다.이렇듯 감정 눈물에는 호르몬과 같은 물질이 포함되어 있어, 일반적인 눈물보다 단백질 함량이 높고약간 짠맛 외에 다른 맛을 느낄 수 있습니다.프랑스에서 나온 보고에 따르면, 감동을 받고 흘리는 눈물은 단백질과 카테놀라민이 높아보통 눈물보다 덜 짜고 꽃냄새가 난다고 발표하기도 하였습니다.아파서 울거나 심한 울분, 분노에 흐르는 눈물은 교감신경 흥분으로수분이 적고 염분이 증가하여 짜고 고약한 냄새가 난다고도 하죠.하지만, 눈물의 맛은 개인의 미각차이, 눈물의 양, 주변 환경 등 다양한 요인에 따라 다르게 느껴질 수 있으며눈물의 성분 또한 감정상태나 상황 등에 따라 성분이 달라질 수 있습니다.결론적으로는, 눈물이 단순히 눈을 보호하는 기능 뿐만 아니라다양한 감정적인 표현과 함께 상황 별 스트레스 해소에도 중요한 역할을 하신다고 보시면 될 것 같습니다.