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생물·생명
Q. 기린의 고혈압을 버티는 게 뭔 지 알려주세요
결론부터 말씀드리면 기린의 뇌는 높은 혈압을 견딜 수 있는 '원더네트'라는 혈관 구조 덕분에 보호되는 것입니다.기린의 목은 최대 6미터에 달해 심장이 높은 혈압으로 혈액을 뇌까지 올려보내야 합니다. 하지만 고개를 숙일 때는 중력 때문에 뇌로 향하는 혈압이 급격히 높아져 뇌혈관이 손상될 위험이 있습니다. 이러한 상황을 막기 위해 기린의 뇌 기저부에는 원더네트라는 복잡한 모세혈관 다발이 있습니다.그래서 원더네트는 압력을 조절하고 뇌를 보호하는 역할을합니다.그리고 말씀해주신 용어들은 따로 정리가 필요해 보입니다.원더네트(Rete Mirabile)는 직역하면 '경이로운 그물'이라는 뜻의 라틴어로, 기린뿐만 아니라 다른 동물에서 발견되는 복잡한 혈관 구조인데, 기린의 뇌 보호와 관련해서는 이 용어가 맞습니다.망상동맥(Arterial rete mirabile)은 원더네트의 한 종류로, 동맥만으로 구성된 그물을 의미합니다. 망상동맥은 원더네트의 한 부분이며, 그렇다고 해서 모든 원더네트가 망상동맥은 아닙니다. 따라서 기린의 뇌 보호 기작을 설명하는 더 정확하고 포괄적인 용어는 원더네트가 맞는 것이죠.소동정맥그물은 동맥과 정맥이 모두 얽혀 있는 구조로 그 기능을 포괄하는 단어는 아닙니다. 기린의 경우 뇌로 들어가는 동맥에 이 구조가 있기 때문에 '소동정맥그물'로 부른다고 해서 틀렸다고 할 수는 없지만, 원더네트라는 기능까지 포함하는 용어가 가장 많이 사용되며, 또 이 현상을 포괄적으로 설명하는 데 더 적합해 보입니다.
생물·생명
Q. 뱀은 같은 종류의 뱀독에 대해서는 내성이 있나요?
절대적이라 할 수는 없지만 독사는 자신의 독에 대해서는 어느정도 내성을 가지고 있습니다.뱀의 몸에는 독을 중화하거나 무력화하는 특정 항체가 생성되기 때문인데, 이 항체는 독 성분이 몸에 들어왔을 때 독이 스스로의 세포에 해를 주지 않도록 막아줍니다.즉, 독사의 몸은 자신이 생산하는 독에 대해서는 어느정도 저항성을 갖도록 진화했으며 이는 뱀이 서로 싸우거나 실수로 자신을 물었을 때 스스로를 보호하기 위한 생존 메커니즘이기도 합니다.그리고 뱀이 독으로 죽인 먹이를 다른 독성 뱀이 먹는 경우라도 독으로 인해 죽지는 않습니다.뱀의 소화 시스템이 단백질 기반인 뱀독을 분해하기 때문입니다. 즉, 독이 혈류로 직접 들어가지 않고 위와 장을 통해 소화되기 때문에 그 독성을 잃게 되는 것입니다.
생물·생명
Q. 새가 자연에서 먹이를 찾는 방법에는 어떤 것들이 있을까요?
새의 종에 따라 다르기는 하지만, 기본적으로 먹이를 찾는 방법은 땅위나 나무 위를 탐색하는 채집, 공중이나 물속에서 먹이를 낚아채는 사냥, 그리고 특정 식물의 꿀을 빨아 먹는 것과 같은 특수화된 활동이 있습니다. 그리고 먹이 경쟁에서 우위를 점하는 전략으로는 크게 세 가지 정도로 나눠볼 수 있습니다.첫째, 먹이 자원이 풍부한 영역을 차지하고 방어하면서 다른 새들의 접근을 막는 것이죠.두번째는 무리를 지어 함께 사냥하거나, 먹이 정보를 공유해 효율을 높이는 방법입니다.세번재는 부리 모양처럼 자신의 신체적 특성을 먹이 종류에 맞게 특화시켜 다른 새들과의 경쟁을 피하고, 자신에게 특화된 먹이를 사냥하도록 진화한 것입니다.이러한 방법과 전략은 새가 자연 속에서 살아남고 또 번성하는 데 필수적인 요소라 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 조선시대 때 사약으로 내렸던 비소랑 세포호흡은 어떻게 관련이 있는 것인가요?
사실 비소는 인과 화학적 성질이 매우 유사합니다.우리 몸의 세포는 ATP를 만들기 위해 인산을 사용하는데, 비소가 체내로 들어오면 인산과 경쟁하여 그 자리를 대신하게 됩니다. 이렇게 비소가 인산 대신 ATP에 결합하면 비소산염화라는 현상이 발생합니다. 비소산염화로 만들어진 비소-ATP는 매우 불안정해 쉽게 분해됩니다. 이 때문에 비소가 인산의 역할을 제대로 수행하지 못하고, 세포는 에너지를 만들지 못하게 됩니다.결과적으로, 에너지가 고갈된 세포는 기능을 멈추고 괴사하게 됩니다. 특히 에너지를 많이 사용하는 심장이나 신장, 뇌 등의 중요 장기 세포가 먼저 손상되어 다발성 장기 부전으로 사망에 이르게 되는 것입니다.
생물·생명
Q. 동물 세포는 식물과 달리 지방산을 이용해서 당을 합성할 수 없는 이유는 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 글리옥실산 회로가 없기 때문입니다.지방산은 베타 산화를 통해 아세틸-CoA로 분해되는데, 동물 세포의 경우, 아세틸-CoA는 주로 TCA 회로(시트르산 회로)에 들어가 ATP를 생산하는 데 사용됩니다. 문제는 이 회로 과정에서 아세틸-CoA의 탄소 2개가 이산화탄소로 모두 방출된다는 점입니다. 따라서 아세틸-CoA의 탄소를 이용해서 새로운 탄소 골격, 즉 포도당을 만들 수 없는 것입니다.반면 식물 세포에서는 글리옥시솜이라는 특수 소기관에서 글리옥실산 회로가 가동되는데 이 회로는 TCA 회로의 일부 단계를 건너뛰고 아이소시트르산 분해효소와 말산 생성효소를 거치며 아세틸-CoA의 탄소가 이산화탄소로 방출되지 않고, 석신산이라는 4개의 탄소를 가진 물질로 생성됩니다. 이 석신산은 미토콘드리아로 이동하여 TCA 회로의 일부 과정을 거친 후, 세포질에서 포도당 신생합성을 통해 포도당으로 전환될 수 있는 것입니다.