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생물·생명
Q. 사람과 동물을 교배시키는 등의 이종교배가 불가능한 이유는 뭔가요?
가장 주된 이유는 생식적 격리 때문입니다.이는 종이 진화적으로 분화하면서 축적된 유전적, 생리학적 장벽으로, 가까운 종끼리의 교배 성공 사례(즉, 말씀하신 개/늑대, 사자/호랑이)와는 다릅니다.핵심적으로 두 가지 단계에서 교배가 차단됩니다.첫번째는 수정 전 격리로 인간의 정자와 동물의 난자는 서로를 인식하고 결합하게 하는 특정 수용체 단백질의 구조가 달라 물리적으로 수정 자체가 불가능하거나 극히 어렵게 되는 것이죠.두번째는 수정 후 격리로 인간의 46개와 침팬지의 48개처럼 염색체 개수나 구조가 다르면, 수정란이 생성되더라도 배아 발달 과정에서 필수적인 유전자 정보의 통합이나 세포 분열에 치명적인 오류가 발생하여 생존 불가능합니다. 게다가 설령 살아남더라도, 염색체 수의 차이로 인해 생식 능력이 없는(불임) 자손이 되므로 생물학적으로 종족 유지가 불가능합니다. 말씀하신 사자와 호랑이의 경우도 이에 해당하죠.이러한 진화적 거리는 종의 경계를 확고히 하여 이종교배를 원천적으로 차단하는 것입니다.
생물·생명
Q. 과학의 발전을 염원하며 불가능한 질병의 해결을위해 시도하는 냉동인간은 사실 아직 불가하다는 주장은 왜그런가?
냉동인간이 아직 현실적으로 불가능하다고 하는 이유는 크게 두 가지, 즉 냉동 과정에서의 손상 문제와 해동 및 소생 기술의 부재 때문입니다.인체의 70%를 차지하는 물이 얼면서 부피가 팽창하고 뾰족한 얼음 결정을 만들게 되는데, 이 결정들이 세포막과 조직을 찢어 영구적인 손상을 입힙니다. 이 손상을 막기 위해 혈액을 빼고 동결 방지제를 주입해 얼음 생성을 막지만, 이 물질 자체가 독성이 있어 나중에 완전히 제거해야 하는 어려움이 있죠.그러나 무엇보다 가장 큰 난제는 냉동된 인체를 손상 없이 균일하게 녹이는 기술이 없다는 것입니다. 일부만 녹거나 온도 차이로 인해 추가적인 손상이 발생할 수 있기 때문입니다.게다가 기억과 의식을 담고 있는 뇌 세포는 특히 민감하기 때문에, 미세한 손상이라도 냉동-해동 과정을 거치면 기능을 잃을 가능성이 큽니다.
생물·생명
Q. 죽은 말벌을 밟으면 독침이 피부에 뭍나요?
결론부터 말씀드리면 단순히 접촉만으로 독이 퍼져 심각한 신경 반응이나 아나필락시스 쇼크 등의 알레르기 반응이 발생할 가능성은 매우 낮습니다.말벌 독은 주로 독침을 통해 주입될 때 인체에 영향을 미치는데, 특히 알레르기 반응은 독성분에 대한 면역 체계의 과민 반응으로 나타나는 것입니다.하지만, 눈의 점막은 피부보다 민감하고 독성 물질에 약할 수 있기 때문에 손으로 눈을 비비셨다면 소량의 독이 묻었을 가능성은 있습니다. 가능하면 빠르게 씻어내시는 것이 가장 좋은 방법이죠.
생물·생명
Q. 송로버섯이 우리나라에서 채취가 되나요?
결론부터 말씀드리면 우리나라에서도 자생은 하지만, 그렇다고 생산이 된다고 말하기는 어렵습니다.조금 말이 어려울 수도 있는데, 전남 지역을 포함하여 국내 20여 곳에서 트러플이 자생하고 있다는 것은 확인이 되었지만, 이는 자실체의 확인입니다. 물론 2018년에는 속검정덩이버섯류를 송로버섯으로 오인한 경우가 있었지만, 2020년부터 진행된 정부지원연구에서 자실체를 확인한 것이죠.그러나 앞서도 말씀드렸지만, 상업적인 채취나 생산량은 없는 수준이며, 수입에 의존하고 있습니다.
생물·생명
Q. 야생 고릴라는 왜 멸종 위기에 쳐했나요?
무엇보다 가장 큰 이유는 인간 활동 때문입니다.그 중에서도 가장 큰 위협은 서식지 파괴입니다. 농업 확장이나 벌목, 그리고 도로 건설과 같은 개발로 인해 고릴라의 숲 보금자리가 급격히 사라지고 있는데, 특히 스마트폰에 사용되는 광물인 콜탄을 채굴하는 과정에서 고릴라 서식지가 파괴되는 것이 심각한 문제입니다.그리고 밀렵이나 인간에게서 전염된 질병(특히 에볼라와 호흡기 질환)에 매우 취약하여 집단 폐사로 이어지는 경우가 있습니다.겱국 이러한 위협들로 인해 야생 고릴라의 모든 종은 현재 멸종 위기에 처한 것이죠.
생물·생명
Q. 특정 호르몬이 다른 호르몬의 생합성을 억제하거나 촉진하는 상호작용의 대표적인 예시는 무엇인가요?
호르몬이 다른 호르몬의 생합성을 억제하거나 촉진하는 상호작용의 가장 대표적인 예라면 시상하부-뇌하수체-표적 내분비선 축(Hypothalamic-Pituitary-Target Gland Axis)을 통한 음성 피드백 기전입니다.이 축은 체내 갑상선 호르몬 농도를 조절합니다.시상하부에서 TRH가 분비되어 뇌하수체 전엽을 자극하고, 뇌하수체 전엽은 TSH를 생합성 및 분비하고,TSH는 갑상선을 자극하여 최종 산물인 갑상선호르몬인 T3\T4의 생합성을 촉진하게 됩니다.그런데, 혈중 T3/T4 농도가 충분히 높아지면, 이 호르몬들이 역으로 작용하여 시상하부의 TRH와 뇌하수체 전엽의 TSH의 생합성 및 분비를 직접적으로 억제하게 됩니다.그 외에도 코르티솔 조절에 관여하는 시상하부-뇌하수체-부신 축 역시 최종 호르몬인 코르티솔이 상위 호르몬의 생합성을 억제하는 동일한 음성 피드백 구조를 가집니다.
생물·생명
Q. 식물 호르몬은 극미량으로 작용함에도 불구하고 강력한 생리적 효과를 나타내는 이유는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 상당히 효율적인 신호 전달 체계 덕분입니다.호르몬 분자는 세포막이나 세포질 내의 특정 수용체에 높은 친화성으로 결합합니다. 이는 마치 자물쇠에 정확히 맞는 열쇠처럼 작용하여, 아주 적은 수의 호르몬만으로도 반응을 시작할 수 있는 것이죠.또한 호르몬이 수용체에 결합하면 세포 내부에서 연속적인 효소 활성화 과정이 시작됩니다. 이 연쇄 반응은 하나의 호르몬 신호를 수백, 수천 배로 증폭시켜 극미량이더라도 세포 전체에 막대한 영향을 미치게 됩니다.이렇게 증폭된 신호는 궁극적으로 유전자 발현을 조절하여 세포의 성장이나 분화, 대사 등 생리적 변화를 유발하게 되죠.
생물·생명
Q. 앱시스산이 기공의 개폐를 조절하여 수분 스트레스에 어떻게 대응하도록 하는지 설명할 수 있나요?
앱시스산(ABA)은 식물이 수분 부족을 겪을 때 생산량이 급증하는 스트레스 호르몬입니다.그래서 이 호르몬의 주된 역할은 물 손실을 줄이기 위해 잎의 기공을 닫는 것이죠.ABA는 기공을 둘러싼 공변세포에 작용하며, 세포 내 ABA 수용체와 결합하는데, 이 결합은 복잡한 신호 전달 과정을 활성화시켜 특정 이온 채널들을 조절합니다.구체적으로는 공변세포의 K+이온과 음이온이 세포 밖으로 빠르게 유출되도록 유도하고, 이러한 이온의 유출은 공변세포 내부의 용질 농도를 감소시키고, 결과적으로 삼투 포텐셜을 높이게 됩니다. 그리고 삼투 현상으로 인해 공변세포 속의 물이 바깥으로 빠져나가면서 팽압이 급격히 낮아집니다.결국 팽압이 감소하면서 공변세포는 이완되고, 기공이 닫히게 되는 것입니다.
생물·생명
Q. 왜 사람은 걸을때 양팔을 앞뒤로 움직이나요?
걸을 때 에너지 효율을 높이고 신체의 균형을 유지하기 위함입니다.그 중에서도 특히 가장 큰 이유는 걸을 때 한 발을 내디디면 골반과 몸통이 자연스럽게 회전하려는 힘이 발생하기 때문입니다. 만약 팔을 가만히 두면 이 회전력 때문에 몸이 옆으로 크게 흔들리거나 비틀리게 됩니다.이때 팔을 다리와 반대 방향으로 흔들어주면, 팔의 움직임이 다리로 인한 회전력을 상쇄시켜 몸의 중심을 똑바로 유지하도록 도와줍니다.또한 연구 결과에 따르면, 팔을 흔들지 않고 걸으면 팔을 흔들 때보다 약 12% 더 많은 에너지를 소비하게 됩니다. 따라서 팔 흔들기는 불필요한 근육 사용을 줄여 걷는 것을 더 수월하게 만드는 것이죠.
생물·생명
Q. 에틸렌이 과일의 성숙을 촉진하는 분자적 원리는 무엇인가요?
에틸렌의 분자적 원리는 세포 내 신호 전달 경로를 통해 숙성 관련 유전자들의 발현을 활성화하는 것입니다.에틸렌 분자가 세포의 소포체 막에 있는 에틸렌 수용체(ETR)에 결합하면, 평소 신호를 억제하던 CTR1 단백질의 활성이 멈추게 됩니다. 그리고 CTR1의 억제가 해제되면 EIN2 단백질이 활성화되고, 핵으로 이동하여 핵심 전사 인자인 EIN3/EIL을 안정화시킵니다.안정화된 EIN3/EIL은 숙성 과정을 직접 지시하는 에틸렌 반응 인자 유전자를 포함한 수많은 표적 유전자들의 발현을 유도하게 되고 이 유전자들이 만들어내는 펙틴 분해 효소나 색소 합성 효소 등이 과일의 연화, 색 변화, 당도 및 향 증가와 같은 실제적인 성숙 현상을 일으키게 됩니다.