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생물·생명
Q. 왜 시력은 자연적으로 회복이 되지 않을까요?
시력이 한 번 나빠지면 회복이 어려운 생물학적 이유는 주로 시각 정보를 받아들이고 처리하는 핵심 조직인 망막과 시신경의 특성 때문입니다.뼈나 피부가 회복되는 것은 해당 조직을 구성하는 세포가 손상 후 활발하게 분열하고 재생되기 때문입니다.반면, 망막과 시신경은 뇌와 같은 중추신경계의 일부로 취급되고, 이 조직을 구성하는 신경세포인 뉴런은 일단 성숙하면 대부분 더 이상 분열하거나 재생되지 않는 특성을 가지고 있습니다.그리고 안구 구조 변화의 비가역성도 원인입니다.근시나 원시, 난시와 같이 안구의 길이가 길어지거나 짧아지는 등 안구 구조 자체의 물리적 변화로 인해 발생하는 시력 저하는 대부분 자연적으로 되돌아가지 않습니다.마지막으로 사람과 마찬가지로 대부분의 포유류를 포함한 고등 동물들 역시 망막과 시신경이 중추신경계 조직의 특성을 공유하고 있어 영구적 손상에 대해서는 자연적인 시력 회복이 어렵습니다. 예를 들어, 강아지의 녹내장이나 유전성 망막 질환 등은 사람과 유사하게 시력을 잃게 되고 치료가 어렵습니다.
생물·생명
Q. 화상벌레가 무엇인가요? 물리면 어떻게 되나요?
먼저 화상벌레의 정식 명칭은 청딱지개미반날개입니다.딱정벌레목 반날개과에 속하는 곤충으로, 몸길이는 약 6~8mm 정도이며 검은색과 붉은색 줄무늬를 가지고 있습니다. 딱지날개가 짧아 개미처럼 보이기도 합니다. 주로 논, 하천변, 산지, 썩은 식물 등 습한 지역에 서식하며, 낮에는 농작물의 해충을 잡아먹는 익충으로 알려져 있습니다.사실 물린다기보다 접촉으로 피해가 발생합니다. 화상벌레는 사람을 물거나 쏘지는 않습니다. 하지만 벌레를 맨손으로 만지거나 몸에 붙은 벌레를 때려 잡거나 짓눌러 터뜨릴 때 분비되는 독성 체액 때문에 피부염이 발생합니다. 몸의 체액에 페데린(Pederin)이라는 강한 독성 물질이 들어있기 때문입니다.페데린에 노출되면 피부에 붉은 발진, 물집, 통증, 작열감이 생기는데, 이 증상이 화상과 비슷하여 '화상벌레'라는 별명이 붙었습니다. 이를 페데러스 피부염이라고 합니다.그리고 화상벌레는 해외에서 유입된 신종이 아니라 우리나라 전역에 자생하는 토착종입니다.주로 봄부터 가을까지 활동하며, 특히 여름 우기나 습한 날씨에 활동성이 강해집니다.화상벌레의 퇴치는 유입되지 않도록 하는 것이 좋습니다.방충망을 관리하고, 화상벌레의 서식지와 가까운 경우 화상벌레가 야행성이므로 밤에는 커튼, 블라인드 등 가림막을 이용해 실내 불빛이 밖으로 새어 나가는 것을 줄이는 것도 방법이죠.
생물·생명
Q. 식물은 독립영양생물이지만 균류는 종속영양생물인 이유는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 엽록소의 유무입니다.식물은 엽록소를 가지고 있어 광합성을 할 수 있기 때문에 독립영양생물입니다.엽록소는 태양의 빛에너지를 흡수하고 이 에너지를 이용해 물과 이산화탄소 같은 무기물로부터 스스로 유기 양분인 포도당을 합성합니다. 따라서 식물은 다른 생물을 먹을 필요 없이 생존에 필요한 양분을 스스로 생산할 수 있습니다.반면 곰팡이나 버섯 등 균류에는 엽록소가 없어 빛을 이용해 양분을 합성할 수 없습니다. 그래서 생존에 필요한 유기물을 외부로부터 흡수해야 합니다.주로 죽은 동식물이나 유기물에 효소를 분비해 분해한 후, 그 양분을 흡수하여 살아가는데, 이처럼 다른 생물이 만든 유기물에 의존하는 생물을 종속영양생물이라고 합니다.
생물·생명
Q. 식물과 균류는 세포 구조에서 어떤 공통점과 차이점을 가지나요?
식물과 균류는 둘 다 육상 생명체에 진핵세포로 이루어져 있어 많은 공통점이 있지만, 영양 방식의 차이로 인한 차이점들이 세포 구조에 나타납니다.식물과 균류는 모두 진핵생물에 속하기에 기본 구조는 비슷합니다.핵과 세포막, 세포소기관을 가지고 있으며, 세포벽이 존재하고 비운동성입니다.그러나 식물과 균류의 세포 구조에서 가장 중요한 차이점은 영양 획득 방식, 즉 광합성과 종속 영양과 관련된 세포벽의 구성 성분입니다.광합성을 하는 식물은 엽록체를 가지고 있고, 샐룰로스로 이뤄진 세포벽을 가지고 있고 녹말로 탄수화물을 저장합니다.반면 종속영양 생활을 하는 균류는 엽록체가 없고, 세포벽은 주로 키틴으로 이루어져 있고 탄수화물은 글리코겐으로 저장합니다.이러한 세포 구조의 차이는 식물과 균류가 외형상 비슷해 보일지라도, 생물 분류학적으로는 식물계와 균계라는 완전히 다른 계에 속하는 주요 근거가 됩니다.실제 균류는 진화적으로 식물보다 동물에 더 가깝다고 여겨지기도 하죠.
생물·생명
Q. 이 친구 무슨 벌레인지 궁금합니다..
진드기가 아닌 거미로 보입니다.물론 진드기도 보통 다리가 8개이긴 하지만 매우 작기 때문에 눈으로 형태를 구분하기 어렵고, 거미와는 확연히 다른 모습을 가지고 있습니다. 사진 속 벌레는 다리가 8개로 보이며, 몸통과 다리가 뚜렷하게 구분되는 전형적인 거미의 모습입니다.다만, 이 사진만으로 거미의 종류까지 특정 짓기는 어렵습니다.
생물·생명
Q. 고래와 같은 동물이 잠수병에 걸리지 않는 이유는 무엇인가요?
오랜 진화과정을 통한 적응 메커니즘 덕분입니다.고래의 폐는 질소 흡수를 최소화 할 수 있게 발달했습니다.깊은 수심의 높은 수압 때문에 고래의 유연한 흉곽과 폐가 압축되면서, 가스 교환이 일어나는 폐포가 찌그러지게 됩니다. 이로 인해 폐 속의 공기, 특히 질소가 가스 교환이 일어나지 않는 통로로 밀려나 혈액으로 녹아드는 것을 막을 수 있습니다.또한 잠수를 할 때는 심장 박동수가 크게 느려지고, 혈류가 뇌와 심장 등 필수 장기에만 집중됩니다. 그래서 필수적이지 않은 조직으로의 질소 전달을 줄여 질소 축적을 줄이게 됩니다.물론 빠르게 수면으로 올라가지 않는다는 점 역시 잠수병의 주원인인 질소 기포 형성을 최소화 할 수 있는 이유이죠.
생물·생명
Q. 감염된 세포에서 바이러스가 방출되는 방식은 어떤 차이를 가지나요?
두 가지 바이러스 방출 방식의 주요 차이는 숙주 세포의 생존 여부와 바이러스의 외피 유무입니다.용해를 통한 방출은 주로 비외피 바이러스가 사용합니다.바이러스가 효소를 이용해 숙주 세포막을 파괴하고 터뜨려서 자손 바이러스를 한꺼번에 방출하는데, 이 과정에서 숙주 세포는 즉시 사멸하게 됩니다. 빠르고 대량의 바이러스 방출이 특징이죠.반면 출아를 통한 방출은 주로 외피 바이러스가 사용합니다.바이러스 핵산이 숙주 세포막의 일부를 감싸면서 세포 밖으로 밀고 나오는데, 이때 숙주 세포막의 일부가 바이러스의 외피가 됩니다. 세포막이 완전히 파괴되지 않아 숙주 세포가 일정 기간 생존하며 바이러스를 지속적으로 방출할 수 있죠.
생물·생명
Q. 거대바이러스는 기존 바이러스 개념과 어떻게 다른가요?
일반 바이러스가 수십~수백 나노미터에 불과한 반면, 거대바이러스는 직경이 400나노미터에서 최대 1.5 마이크로미터에 달합니다. 이는 일부 박테리아 크기와 비슷할 정도이고, 광학 현미경으로도 관찰 가능한 수준입니다.특히 기존 바이러스가 보통 10개에서 수백 개의 유전자를 가지는 데 비해, 거대바이러스는 1,000개 이상의 유전자를 가지고 있는데, 그 결과 단백질 합성에 관여하는 유전자 등 이전에 세포성 유기체에서만 발견된다고 알려졌던 유전자들을 포함하고 있습니다.이러한 특성 때문에 거대바이러스는 바이러스와 살아있는 세포 사이의 경계를 모호하게 하며, 일부 과학자들은 이들을 제4의 생명 영역으로 보기도 합니다.
생물·생명
Q. 세균 감염 치료에 박테리오파지를 활용하려는 연구(파지 요법)가 주목받는 이유는 무엇인가요?
세균 감염 치료에 파지 요법이 주목받는 가장 큰 이유는 항생제 내성균, 즉 일명 슈퍼 박테리아 문제에 대한 해결책이기 때문입니다.박테리오파지는 세균을 물리적으로 파괴하는 방식으로 작용하기 때문에, 세균이 항생제처럼 쉽게 내성을 얻기 어렵고, 특정 병원성 세균만 공격하고 인체의 유익균을 건드리지 않아 항생제의 부작용인 미생물 생태계 교란을 최소화할 수 있습니다. 특히 인체 세포에는 무해하여 부작용이 적고 안전한 편이죠.특히 무엇보다 기존 항생제에 듣지 않는 다제내성균을 효과적으로 사멸시킬 수 있는 가장 좋은 방법이기 때문입니다.
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Q. RNA 바이러스가 DNA 바이러스보다 변이가 빠르게 일어나는 이유는 무엇인가요?
RNA 바이러스가 DNA 바이러스보다 변이가 빠르게 일어나는 가장 큰 이유는, RNA 복제효소에 오류 교정 기능이 부족하거나 아예 없기 때문입니다.RNA 바이러스는 복제 시 RNA 복제효소(RdRp)를 사용하는데, RdRp에는 잘못 삽입된 염기를 찾아 교정하는 오류 교정 기능이 없거나 매우 약합니다. 반면, DNA 바이러스와 숙주 세포의 DNA 복제효소에는 정교한 오류 교정 기능이 있어 정확도가 높은 편입니다.결과적으로, RNA 복제효소는 DNA 복제효소보다 1000배 이상 높은 오류율로 바이러스를 복제하게 되는데, 짧은 시간 내에 복제 오류가 잦은 새로운 RNA 게놈이 대량으로 만들어지면서 돌연변이체가 축적됩니다.이처럼 변이율이 높으면 숙주의 면역 체계나 항바이러스제를 회피하는 데 유리한 다양한 변이주가 빠르게 출현할 수 있는 것입니다.