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생물·생명
Q. 사막에 서식하는 식물들은 어떻게 광합성을 할 수 있는 것인가요?
사막에 서식하는 식물들은 사막 환경에 적응하기 위해 CAM 광합성이라는 특별한 방식을 이용합니다.이 방식은 일반 식물의 광합성과는 달리, 이산화탄소 흡수와 광합성 과정을 시간적으로 분리하는 방식이죠.대부분의 식물은 낮에 햇빛이 있을 때 기공을 열고 이산화탄소를 흡수하여 광합성을 합니다. 하지만 사막 식물이 낮에 기공을 열면 수분이 과도하게 증발하는 문제점이 있죠. CAM 광합성은 이러한 문제를 해결하기 위한 방법입니다.즉, 밤에 기온이 낮고 습도가 높을 때 기공을 열고, 이때 이산화탄소를 흡수하여 4탄소 화합물인 말산 형태로 세포 내 액포에 저장합니다. 이 과정에서 물의 손실을 최소화합니다. 그리고 다음날 낮에는 기공을 닫아 수분 증발을 막고 밤새 저장해둔 말산을 분해하여 이산화탄소를 방출하여 이를 이용해 햇빛으로부터 얻은 에너지로 포도당을 합성하는 광합성을 하는 것입니다.
생물·생명
Q. 옥수수는 여러 지역에서 잘 자랄 수 있는 이유가 무엇인가요?
먼저 옥수수는 가뭄에 대한 저항력이 매우 강합니다. 뿌리가 깊게 뻗어가며 토양 속 깊은 곳의 수분까지 흡수할 수 있으며, 잎의 기공도 수분 손실을 최소화하도록 진화했습니다. 특히 가뭄 저항성 품종은 유전자 개량을 거치며 더 건조한 환경에서도 살아남는 것은 물론이고 일정 수준 수확량을 유지할 수 있도록 개발되었습니다.또한 옥수수는 비옥한 토양에서 잘 자라지만, 모래가 많은 사질토나 점토가 많은 식질토 등 다양한 토양 환경에서도 재배가 가능하고 짧은 생육 주기에 비해 높은 생산량을 가지고 있죠.게다가 옥수수는 C4 식물로, 일반적인 C3 식물보다 높은 광합성 효율을 가지고 있는데, C4 광합성은 덥고 건조한 환경에서 물을 적게 사용하면서도 이산화탄소를 효율적으로 흡수하여 양분을 생산하는 방식입니다. 이는 기후변화로 인해 지구의 기온이 상승하고 건조해지는 상황에서도 옥수수가 다른 작물보다 유리하게 생존할 수 있는 이유가 되는 것입니다.
생물·생명
Q. 유전자 조작으로 새로운 생명체가 태어나면 조작된 유전자가 그대로 유전이 되나요?
네, 유전자 조작으로 만들어진 새로운 유전자는 후손에게 그대로 유전될 수 있습니다.유전자는 생명체의 특징을 결정하는 설계도와 같아서, 생식세포에 포함된 유전자는 다음 세대로 전달됩니다. 유전자 조작 기술은 바로 이 유전자를 인위적으로 수정, 추가, 또는 삭제하는 것입니다.하지만 모든 경우가 유전되는 것은 아닙니다.근육이나 피부, 신경 등 몸을 구성하는 세포에 유전자를 조작하는 경우, 해당 개체에게만 영향을 미치고 후손에게는 전달되지 않습니다. 반면 정자나 난자, 또는 배아 단계에서 유전자를 조작하는 경우, 수정된 유전자가 모든 세포에 복제되어 후손에게도 그대로 유전됩니다. 이 때문에 인간 배아에 대한 유전자 조작은 윤리적 문제로 매우 엄격하게 규제되고 있죠.
생물·생명
Q. 지렁이는 어떻게 종족번식을하나요?
지렁이가 자웅동체이긴 하지만, 보통 다른 개체와 짝짓기를 통해 번식합니다.즉, 한 몸에 암수의 생식기가 모두 있지만 혼자서는 번식하지 않고, 두 마리가 만나 서로의 정자를 교환하는 방식으로 번식하는 것입니다.번식은 주로 봄과 가을에 이루어지긴 하지만 온도나 습도가 적당하면 계절에 상관없이 번식이 가능합니다. 또한, 지렁이는 서식 공간이 좁아지면 스스로 번식량을 조절하는 습성을 가지고 있습니다.
생물·생명
Q. 콜레라 독소에 감염되었을 때 탈수로 위험할 수 있는 이유는 무엇인가요?
말씀하신대로 콜레라균은 그람 음성균의 일종으로, 이 균이 분비하는 콜레라 독소가 설사와 탈수 증상을 유발하는 주요 원인이 됩니다.사실 이 독소의 기작 전체는 좀 복잡하기는 한데, 간단히 말씀드리면 콜레라 독소는 소장 상피세포에 침투하여 세포 내 특정 물질(cAMP)의 농도를 비정상적으로 높이고, 이로 인해 전해질과 수분이 소장 내강으로 계속해서 빠져나가게 만드는 것입니다.결국 이 과정에서 체내 수분을 급격하게 잃어버리며 탈수와 전해질 불균형이 초래되고, 만일 적절한 치료가 이루어지지 않을 경우 자칫 목숨을 잃을 수 있는 경우까지 발생하는 것입니다.