안녕하세요
Q. 바퀴는 왜 이렇게 안 죽을까요? 이유를 설명해주세요
먼저 바퀴벌레가 머리가 잘려도 살 수 있는 이유는 분산된 신경계 덕분입니다.즉, 사람과 달리 바퀴벌레의 신경계는 뇌에 집중되어 있지 않고, 몸의 여러 마디에 분산되어 있습니다. 각 마디에는 독립적인 신경절이 있어서 머리가 없어져도 기본적인 신체 기능을 유지할 수 있는 것이죠.게다가 바퀴벌레는 코나 입으로 숨을 쉬는 것이 아니라, 몸통 곳곳에 있는 작은 구멍인 기문을 통해 호흡합니다. 따라서 머리가 잘려도 호흡에는 문제가 없습니다.또한 바퀴벌레는 풀이나 비누, 머리카락, 심지어 같은 종이나 가죽까지 거의 모든 유기물을 먹을 수 있는 잡식성이고, 먹이가 없어도 2~3주, 물만 있다면 90일까지도 생존할 수 있습니다. 결국 이런 생명력이 극한 환경에서도 살 수 있는 큰 이유입니다. 또한 외부 충격으로부터 몸을 보호하는 단단한 외골격을 가지고 있고 인간이 견딜 수 있는 방사선보다 6~15배 더 강한 방사선에서도 살아남을 수 있다고 알려져 있는데, 이는 세포 분열 속도가 느려 DNA 손상이 적기 때문으로 추정됩니다.여기에 번식력도 강하기 때문에 극한 환경에서 살아남을 수 있는 것이죠.그리고 질문 친척이라면.. 가깝게 흰개미 정도가 바뀌벌레와 가까운 종입니다.하지만, 천적을 말씀하신다면 거미나 그리마, 지내, 말벌류 등이 대표적이며 개미와 사마귀 역시 바퀴벌레를 사냥하는 곤충 중 하나입니다.
Q. 요한센의 순계설에 대해 설명해 주세요
요한센의 순계설은 순계 내의 변이는 환경 변이로서 순계 내에서의 선발은 효과를 볼 수 없다는 설로 세 가지 핵심 개념으로 말씀드릴 수 있습니다.첫번째는 순계로 강낭콩처럼, 유전적으로 동일한 유전자형을 가진 개체들의 집단을 말합니다. 다시 말해, 유성 생식을 하지 않고 스스로 번식하여 대를 이어가는 개체군은 유전적으로 변화가 거의 없다는 의미입니다. 이러한 순계 내의 개체들은 모두 동일한 유전자를 가지고 있다고 가정합니다.두번째로 요한센은 생물의 형질이 나타나는 데에는 두 가지 종류의 변이가 영향을 미친다고 보았는데 유전적 변이와 환경적 변이입니다.유전적 변이는 유전자 자체의 차이로 인해 발생하는 변이입니다. 이는 후손에게 유전될 수 있으며, 환경적 변이는 유전자는 동일하지만, 생육 환경의 차이로 인해 발생하는 변이로 이는 후손에게 유전되지 않습니다.그리고 세번째가 요한센의 핵심 주장인데, 순계 내에서는 아무리 좋은 형질을 가진 개체를 선발하여 번식시켜도 그 다음 세대에 유전적으로 더 우량한 형질을 얻을 수 없다는 것입니다. 그 이유는 순계는 이미 유전적으로 균일하기 때문에, 순계 내에서 나타나는 형질의 차이는 오로지 환경적인 요인에 의한 것이기 때문입니다. 따라서 환경에 의해 일시적으로 좋아진 형질을 선발해도 유전적으로는 아무런 변화가 일어나지 않는다는 것이죠.요한센의 순계설은 다윈주의자들의 주장에 대한 반론으로 당시 진화론 논쟁에도 영향을 주었지만, 결국 유전적 변이가 자연 선택의 중요한 원료가 된다는 현대 진화론으로 본다면 어쩌면 상당히 간단하고도 명확한 내용이기도 합니다.
Q. 사람이 날개가 있다면 어느정도 크기가 되어야 날수 있나요
우선 날개는 여러 요건에 달라지긴 하지만, 양력과 항력, 그리고 근육의 힘까지 고려해야만 합니다.만일 현존하는 새와 비교해 본다면 현재 지구상에서 가장 큰 날개를 가진 날아다니는 새 중 하나는 안데스 콘도르이고, 이 새의 몸무게가 약 10~15kg 정도인데, 날개 폭이 3m가 넘습니다. 그래서 사람의 평균 몸무게를 70kg이라고 가정하면, 안데스 콘도르보다 최소 5배 이상의 몸무게를 지탱할 수 있는 날개가 필요합니다. 단순 비례로만 따져도 날개 폭이 10m 이상은 되어야 할 것입니다.또 행글라이더와 비교해 본다면 사람이 타는 행글라이더의 날개 면적은 보통 10~15제곱미터 정도인데, 이는 날개 폭이 꽤 넓다는 것을 의미합니다. 즉, 글라이더는 훨씬 더 큰 날개 면적을 가집니다. 그런데 행글라이더는 바람의 힘과 활공을 이용하는 반면, 사람이 날개를 퍼덕여 날려면 단순히 면적뿐만 아니라 날개 근육의 힘이 엄청나야 합니다.가정이긴 하지만 사람이 맨몸으로 날 수 있는 날개를 가지려면 최소한 양쪽 날개 끝까지의 길이가 10m 이상은 되어야 할 것으로 보입니다. 그리고 이 날개를 움직일 수 있는 엄청난 근육량과 에너지도 필수입니다.
Q. 호박벌은 얼마나 날갯짓를 하길래 나는건가요
호박벌은 특이하게 몸집에 비해 작은 날개를 가지고 있지만, 초당 약 150회에서 250회에 달하는 매우 빠른 날갯짓을 하며 날 수 있는 곤충입니다.그리고 이처럼 엄청나게 빠른 날갯짓은 근육의 수축과 이완으로 이뤄지는데, 특히 '비동기 비행근'이라는 특수한 근육을 사용해 신경 자극보다 훨씬 빠르게 날개를 움직일 수 있는 것입니다.
Q. 또 코로나바이러스가 몰려온다고 하니다. 대체 바이러스는 어떤 과정으로 생겨나는 걸까요?
바이러스의 기원은 아직 알려지진 않았습니다.하지만, 가설은 크게 3가지 정도입니다.첫번째는 '퇴화 가설'로 바이러스가 원래는 스스로 생존할 수 있는 더 큰 세포였지만, 기생 생활을 하면서 필요 없는 유전자와 구조를 잃어버리고 단순해졌다는 가설입니다.두번째는 '탈출 가설'로 숙주 세포 내에 있던 DNA 또는 RNA 조각(유전 물질)이 세포 밖으로 탈출하여 스스로 복제하고 다른 세포로 이동하는 능력을 갖게 되면서 바이러스가 되었다는 가설입니다.세번재는 '최초 발생 가설'로 세포가 생겨나기 전, 지구상의 원시적인 유전 물질과 단백질이 복잡한 상호작용을 통해 바이러스와 같은 형태로 처음 발생했으며, 이후 세포와 함께 진화해왔다는 가설입니다.하지만, 어떤 가설이 맞든, 바이러스는 스스로는 살아갈 수 없고 반드시 살아있는 숙주 세포에 기생해야만 번식할 수 있는 특징을 가지고 있는데, 숙주 세포의 자원을 이용, 자신의 유전 물질을 복제하고 새로운 바이러스 입자를 만들어냅니다.그리고 말씀하신 코로나바이러스처럼 바이러스가 끊임없이 변이하는 주된 이유는 바이러스의 유전물질이 불안정하고, 빠른 증식을 하기 때문입니다.특히 말씀하신 코로나바이러스와 같은 RNA 바이러스는 DNA 바이러스에 비해 유전 물질인 RNA를 복제하는 과정에서 돌연변이가 발생할 확률이 훨씬 높습니다. DNA는 복제 과정에서 오류를 수정하는 메커니즘이 잘 발달되어 있지만, RNA는 그렇지 않기 때문입니다.