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생물·생명
Q. 진핵생물의 특수 전사인자의 역할은 무엇인가요?
특수 전사인자는 유전자의 특정 조절 서열에 결합하여 유전자 발현을 조절하는 단백질입니다.이는 유전자 발현을 활성화하거나 억제함으로써 세포 유형이나 외부 환경에 따라 필요한 유전자만 선택적으로 발현되도록 만드는 것이죠.보편 전사인자와 달리 특수 전사인자는 특정 유전자 그룹에만 작용합니다. 이러한 특이성 덕분에 신경 세포나 근육 세포 등 서로 다른 세포들이 동일한 유전 정보를 가짐에도 불구하고 고유한 기능을 수행할 수 있게 해줍니다.또한, 발생 과정에서 특정 세포의 분화를 유도하거나, 외부 자극에 반응하여 유전자 발현을 조절하는 등 생명체의 복잡한 조절 네트워크에서 핵심적인 역할을 수행합니다.즉, 비유하자면 특수 전사인자는 유전자 발현의 스위치 역할을 한다고 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 진핵생물의 RNA에 존재하는 인트론의 역할은 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 진핵생물이 인트론을 가지는 주된 이유는 유전적 다양성을 높이고 더 복잡한 유전자 조절을 가능하게 하기 위함입니다.즉, 단순히 불필요한 DNA 조각이 아니라, 진핵생물 진화에 매우 중요한 역할을 하는 것입니다.그 중에서도 가장 핵심적인 역할을 하는 두 가지 기작은 '선택적 스플라이싱'과 '유전자 재조합'입니다.'선택적 스플라이싱'은 하나의 유전자에서 여러 종류의 단백질을 만들어낼 수 있는 과정입니다. mRNA 전사 후 인트론이 제거될 때, 엑손들이 다양한 조합으로 결합되어 수많은 단백질 변이체를 생성합니다. 이로 인해 유전자의 수에 비해 훨씬 많은 단백질을 생산할 수 있습니다.그리고 인트론은 유전자 재조합, 특히 엑손 셔플링에 중요한 역할을 합니다. 인트론 내에서 일어나는 재조합은 기존의 엑손들을 독립적인 단위처럼 재배치하여 새로운 기능을 가진 단백질을 만들 수 있게 하는데, 이는 진화적으로 새로운 단백질을 빠르게 만들 수 있게 하는 것이죠.
생물·생명
Q. 원핵생물의 전사 종결 방식인 로우 의존성 종결과 비의존성 종결의 특징은 어떤 차이가 있나요?
원핵생물에서 전사 종결은 로우 인자의 유무에 따라 두 가지 방식으로 나뉩니다.첫번째 로우 의존성 종결은 로우 단백질이 반드시 필요합니다. 로우 인자는 ATP를 소모하는 헬리케이스로, 새로 합성된 RNA의 특정 서열에 결합합니다. 이후 로우 인자는 RNA를 따라 이동하며 RNA 중합효소에 도달하고, RNA와 DNA 사이의 결합을 끊어 전사를 종결시킵니다. 이 과정은 별도의 특정 DNA 서열 구조가 없어도 로우 단백질의 활성에 의해 진행됩니다.그리고 로우 비의존성 종결 방식은 로우 단백질 없이 DNA와 RNA 서열 자체의 특징으로 종결이 일어납니다. DNA 주형 가닥의 역반복 서열이 전사되면, RNA는 상보적 결합을 통해 줄기-고리 구조를 형성합니다. 이 구조는 RNA 중합효소의 진행을 늦추고, 바로 뒤에 이어지는 약한 폴리-U 서열과의 결합이 끊어지면서 RNA 전사체가 분리되어 전사가 종료됩니다. 따라서 이 방식은 유전자에 내재된 서열 정보만으로 종결이 가능한 것입니다.
생물·생명
Q. 매미가 소변을 잘 누는 이유가 무엇인가요
매미의 주식이 나무의 수액이기 때문입니다.이 수액에는 당분이 많긴 하지만, 단백질과 같은 영양분은 매우 부족합니다. 그래서 필요한 영양분을 얻으려면 많은 양의 수액을 섭취해야 합니다.그리고 수액의 대부분은 물이기 때문에, 몸속에 들어온 불필요한 수분과 노폐물을 빠르게 배출해야 합니다. 매미는 몸에 넘쳐나는 수분을 배출하기 위해 소변을 자주, 그리고 많이 보게 되는 것입니다.
생물·생명
Q. 인간 외의 동물들은 인간들보다 질병의 수가 적나요?
인간 외의 동물들이 인간보다 질병의 수가 적다고 단정하기는 어렵습니다. 오히려 다양한 종과 서식지를 고려하면 훨씬 더 많은 질병이 존재할 수도 있습니다.지구상에는 수많은 동물 종이 살고 있으며, 각 종마다 고유한 질병이 있습니다. 야생동물은 기생충, 바이러스, 세균 등 수많은 병원체에 노출되어 있어 다양한 질병을 겪으며 다른 종과 공유하는 질병도 많습니다.야생동물은 부상이나 면역력 약화로 인한 질병에 취약합니다. 그래서 치료를 받을 수 없어 감염이나 질병이 치명적일 수 있습니다. 반면, 인간은 현대 의학 덕분에 많은 질병을 치료하거나 예방할 수 있게 되었고, 이미 자취를 감춘 질병도 있죠.다만, 인간은 위생적인 환경과 의료 기술의 발전으로 감염병의 위협이 적은 대신, 생활 습관으로 인한 만성질환이 늘었는데, 이러한 질병은 야생동물에게는 상대적으로 드물죠.결론적으로, 전체 동물 종을 놓고 보면 지금 현 상황에서 인간 외 다른 동물들이 인간보다 훨씬 더 많은 종류의 질병을 가지고 있을 가능성이 높습니다.
생물·생명
Q. 고양이과 동물은 영역표시를 어떻게 하나요
고양이과 동물은 개와 다르게 스프레이와 냄새샘을 이용해 영역을 표시합니다.즉, 개는 주로 앉아서 배설하거나 발로 땅을 긁어 냄새를 남기는 경우가 많은 반면 고양이는 꼬리를 세우고 소변을 벽에 뿌리는 스프레이 행동을 자주 하는 것입니다.이 소변에는 페로몬이 포함되어 다른 고양이에게 자신의 존재를 알릴 뿐만 아니라 고양이의 얼굴이나 발바닥에는 냄새샘이 있어 가구나 물건에 비비면서 냄새를 묻힙니다.이런 영역 표시는 상당히 자주 하는 편인데 특히 발정기나 새로운 환경 변화 등이 있다면 그 정도가 더 잦아지는 편입니다.
생물·생명
Q. 펭귄은 왜 멀리 대변을 싸는지 궁금합니다
한때 과학계의 재미난 주재였었고 수년전 우리나라 예능에서도 나와서 놀랐었던 기억이 있습니다.독일과 헝거리의 연구에 따르면, 펭귄의 대변 배출 속도는 초속 1.5~3미터에 달하고, 최대 40~50센티미터까지 날아가는 것으로 알려졌습니다. 대변의 배출속도가 사람보다 8배나 빠른 것이죠.원리는 물총과 비슷합니다. 펭귄의 짧고 굵은 직장은 순간적으로 높은 압력을 만들어내고, 항문은 괄약근이 없어 짧은 시간에만 열리며 그 압력을 그대로 분출하는 것입니다.이러한 독특한 구조는 펭귄에게 여러 가지 이점을 가지는데, 둥지 주변을 청결하게 유지하여 질병을 예방하고, 포식자의 눈에 덜 띄게 하며, 대변을 짧은 시간 내에 처리함으로써 체온 손실을 최소화할 수 있기 때문입니다.
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Q. 해삼이 대변시 창자를 끄집어내는 이유가 무엇인가요
해삼이 배변 시 창자까지 끄집어내는 것은 아닙니다.물론 해삼이 자신의 창자까지 끄집어내는 행동을 보이는 것은 사실인데, 이는 배변 과정이 아니라, 자신을 보호하기 위한 방어 수단입니다.해삼은 위협을 느끼거나 스트레스를 받으면 자신의 몸을 보호하기 위해 항문을 통해 내장을 뿜어내는 '자절'이라는 현상을 일으킵니다. 뿜어져 나온 내장에는 포식자에게 독이 되는 '홀로톡신'이라는 독성 물질이 포함되어 있어, 포식자에게 치명상을 입히거나 혼란을 주어 그 틈을 타 도망칠 수 있는 것이죠.물론 내장을 뿜어낸 해삼은 죽지 않고, 한 달 정도 시간이 지나면 내장이 다시 재생되어 정상적인 생활을 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 암사자와 숫사자의 역할이 어떻게다르나요
사자무리에서 암사자와 숫사자는 명확하게 역할이 나뉘어 있습니다.암사자들은 무리의 사냥꾼으로 주로 밤에 무리를 지어 협동 사냥을 통해 먹잇감을 확보하는 역할을 합니다. 사냥 외에도 새끼를 낳고 기르는 중요한 임무를 맡아 무리의 생존과 번식을 책임집니다.반면에 숫사자의 주된 역할은 무리와 영역을 보호하는 것입니다. 다른 숫사자나 하이에나 같은 외부의 위협으로부터 무리를 지키며, 숫사자의 갈기는 힘의 상징이자 다른 수컷들을 위협하는 수단이 됩니다. 또한, 숫사자는 번식을 담당합니다.
생물·생명
Q. 고양이과 동물은 왜 대체적으로 단독생활을 하나요
가장 큰 이유는 생활방식이겠지만, 그 중에서도 사냥방식의 차이가 가장 큰 이유입니다.대부분의 고양이과 동물은 주로 자신보다 작은 먹이를 사냥합니다. 매복하고 은밀하게 접근하여 기습하는 방식은 단독 사냥에 훨씬 유리하죠. 여러 개체가 함께하면 먹이를 놓치거나 경쟁이 될 수 있습니다.반면, 늑대같은 개과 동물은 무리 지어 자신보다 큰 먹이를 끈질기게 추격하여 잡는 편입니다.또한 이러한 이유때문인지 고양이과 동물은 자신의 영역을 철저히 지키려는 강한 영역 본능을 가졌습니다. 이는 먹이를 독점하고 번식 상대를 확보하는 데 유리하기 때문입니다.물론, 사자처럼 예외적으로 무리 생활을 하는 고양이과 동물도 있는데, 이는 앞서 말씀그린 개과 동물처럼 힘센 먹이를 사냥하고 영역을 방어하기 위해 협동이 필요하기 때문입니다.결국, 고양이과 동물의 단독 생활은 진화 과정에서 형성된 그들만의 생존 방식이라 할 수 있습니다.