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생물·생명
Q. 기린이 긴 목을 가지고 있는데 혈액을 공급할 수 있는 원리는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 강한 심장에서 나오는 높은 혈압, 그리고 특수한 혈관 구조 덕분입니다.기린은 중력을 거슬러 뇌까지 혈액을 끌어올려야 하므로, 다른 동물에 비해 훨씬 높은 혈압을 가지고 있습니다.사람의 혈압이 보통 120/80 mmHg 정도인 것에 비해, 기린의 혈압은 160-260 mmHg 정도로 두 배 이상 높습니다. 이 높은 압력을 유지하기 위해 기린의 심장은 특별한 구조와 기능을 가지 있습니다.기린의 심장은 길이가 60cm가 넘고, 무게는 무려 11kg에 달합니다. 펌프질을 하는 심장 근육, 특히 전신으로 혈액을 보내는 좌심실 벽은 매우 두껍고 강력하여 엄청난 힘으로 혈액을 뇌까지 밀어 올리게 됩니다.그리고 기린이 머리를 숙여 물을 마시거나 풀을 뜯을 때, 높은 혈압 때문에 뇌로 혈액이 과도하게 쏠릴 수 있는데, 이로 인한 뇌출혈을 막기 위해 기린은 '원더넷'이라는 특수한 혈관 구조를 가지고 있습니다.원더넷은 목과 머리 사이에 있는 모세혈관 다발로, 뇌로 들어가는 혈액의 압력을 조절하는 일종의 압력 완충 장치 역할을 합니다. 높은 압력의 혈액이 원더넷을 통과하면서 압력이 낮아져 뇌는 정상적인 혈압으로 혈액을 공급받을 수 있는 것입니다.게다가 기린이 머리를 다시 들 때, 뇌의 혈액이 중력에 의해 아래로 쏠리는 것을 막기 위해 목 정맥에는 정맥판이 있어 혈액의 역류를 방지하죠.
생물·생명
Q. 선인장에서 광합성은 어느 부위에서 일어나나요?
식물 전체에서 광합성을 하지만, 주로 녹색 줄기 부분에서 광합성을 합니다.선인장은 건조하고 뜨거운 사막 환경에 적응하기 위해 잎이 퇴화하여 가시로 변했습니다.이 가시는 수분 증발을 최소화하는 역할을 하기 때문에 광합성을 위한 주요 기관이 일반 식물의 잎에서 두꺼운 다육질 줄기로 바뀌게 된 것입니다.또한 대부분의 식물은 낮에 기공을 열어 이산화탄소를 흡수하고 광합성을 하지만 선인장을 포함한 CAM 식물은 낮에 기공을 열면 수분 손실이 크기 때문에, 기온이 낮은 밤에만 기공을 열어 이산화탄소를 흡수하고 저장합니다. 그런 다음 낮에 햇빛을 이용해 저장해 둔 이산화탄소로 광합성을 진행하게 되죠.
생물·생명
Q. 퍼옥시좀은 어떻게 이분법을 통해 증식하나요?
퍼옥시좀이 미토콘드리아나 엽록체와 달리 자체 DNA가 없는데도 이분법으로 증식이 가능한 것은 기존 퍼옥시좀의 막이 확장되고 분열하는 독특한 메커니즘을 통해 이루어지기 때문입니다.이런 메커니즘은 세포질에 존재하는 특정 단백질들의 도움을 받아 진행됩니다.이 과정은 PEX11 단백질에 의해 기존 퍼옥시좀 막이 확장되고 길어지는 것으로 시작되는데, 확장된 막으로 세포질에서 합성된 새로운 퍼옥신 단백질들과 지질들이 유입되면서 퍼옥시좀의 크기가 커집니다. 마지막으로, DRP1 단백질과 같은 분열 관련 단백질들이 퍼옥시좀의 중간 부분을 쥐어짜는 힘을 가해 두 개의 딸 퍼옥시좀으로 분리합니다.이러한 방식은 미토콘드리아나 엽록체처럼 자체 DNA를 이용해 증식하는 것과는 근본적으로 다른 방식이죠.퍼옥시좀은 핵의 유전 정보에 따라 세포가 필요로 할 때마다 그 수를 능동적으로 조절하며 증식하기 때문에, 세포의 대사 상태에 맞춰 효율적으로 기능을 수행할 수 있는 것입니다.
생물·생명
Q. 은행에 냄새가 심한 이유는 무엇인가요?
은행나무 열매에서 고약한 냄새가 나는 이유는 '은행산'과 '빌로볼'이라는 성분 때문입니다.이 성분들은 겉껍질을 감싸고 있는 과육질에 함유되어 있으며, 주로 땅에 떨어진 은행이 밟히거나 터지면서 냄새를 강하게 풍기게 됩니다. 이 냄새는 곤충이나 동물이 씨앗을 파괴하는 것을 막아 종자를 보호하는 역할을 하는 것이죠.아이러니하게도 이러한 악취와 독성에도 불구하고 은행나무가 번식을 할 수 있는 가장 큰 이유는 바로 인간입니다.은행나무는 중생대 쥐라기 시대부터 존재한 '살아있는 화석'으로, 원래는 공룡이나 다른 대형 초식동물이 은행을 먹고 씨앗을 퍼뜨렸을 것으로 추정됩니다. 그러나 현재는 대부분의 동물이 악취와 독성 때문에 은행을 먹지 않습니다. 그럼에도 인간은 예로부터 은행의 겉껍질을 벗겨내고 그 속의 씨앗을 식용으로 이용해 왔습니다.이 과정에서 인간은 은행 씨앗을 직접 채취하거나, 도시의 가로수로 심고 관리하는 등 번식을 돕는 역할을 했습니다.특히, 은행나무는 공기 정화 능력이 뛰어나고 병충해에 강해 도시의 가로수로 많이 심어졌는데, 이는 인간의 필요에 의해 은행나무의 번식을 인위적으로 촉진하는 결과로 이어졌습니다.따라서 은행나무의 번식은 자연적인 동물 매개체가 아닌 인간의 활동에 크게 의존하고 있는 것이죠.
생물·생명
Q. 비 오는 날에 매미 울음소리가 줄어드는 이유는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 기온 때문입니다.매미는 변온동물로, 몸의 온도가 일정 수준 이상으로 올라가야 발성 기관을 움직여 소리를 낼 수 있습니다.맑고 더운 날에는 햇볕 덕분에 기온이 높아지고, 매미의 체온도 함께 올라가기 때문에 큰 소리로 울 수 있습니다. 하지만 비가 내리면 기온이 낮아지고 습도가 높아져 매미의 체온이 내려갑니다. 체온이 낮아진 매미는 발성 근육이 제대로 움직이지 못해 울음소리가 작아지거나 아예 울지 못하게 되는 것입니다.물론 비가 온다고 해서 모든 매미가 울음을 멈추는 건 아닙니다. 비가 내려도 기온이 충분히 높다면 매미는 계속해서 울 수 있습니다. 하지만 폭우가 쏟아지거나 기온이 급격히 떨어지게되면 앞서 말씀드린대로 우는 것이 불가능해지는 것이죠.