안녕하세요?


여기서도 2번인가 포스팅 주제로 다루어 본적이 있는 iPS(유도만능 줄기세포)에 대해서, 새롭고 흥미로운 내용이 Newton 2017년 9월호에 나와있어서, 이번 포스팅에서 의료용으로 어떻게 iPS를 만들어 내며 이게 iPS가 나왔다고 끝이 아니라, 얘네가 여러가지 인체를 구성하는 체세포만 골라 내는 기술에 대해서 다루고자 합니다.



먼저 2007년 시점에서 처음 iPS를 만들 때 사용한 방법에 대해 일부분을 묘사한 그림입니다. 위 그림에서는 '바이러스'를 묘사했는데, 실제로 동물세포의 유전자를 조작하기 위해서 '레트로 바이러스'라고 RNA가 유전자 정보로 있으며, 숙주가 되는 동물세포의 DNA에 바이러스의 RNA를 끼워넣는 기능이 있습니다.




문제는 이 바이러스 속의 유전자 정보가 체세포.... 그러니까 iPS의 DNA속에 들어갈 경우 잘못하면 '암세포'로 변할 위험성이 있다는 것입니다. 이 때문에 Newton에 소개되어 있기로는 아래의 그림과 같이 '레트로 바이러스'가 아니라 '플라스미드'라는 것을 사용한다고 언급이 되어 있습니다.



우선 '플라스미드'에 대해서 언급을 하자면, 세균의 세포내에 복제되어 독자적으로 증식할 수 있는 '염색체 이외의 DNA분자'를 총칭하는 말인데, 얘네는 앞서 소개된 레트로 바이러스와는 다르게 iPS의 DNA속으로 유전자 정보를 집어넣지 않고, iPS가 세포분열을 거듭하는 가운데 사라진다는 특징이 있습니다. 이쯤에서 왜 iPS를 유도하는데 쓰이는 유전자가 iPS의 염색체 속에 들어가면 안되는지 궁금 하시리라 생각이 됩니다.


링크 : 유도만능 줄기세포(iPS)는 암세포와 밀접한 관계가 있다고 합니다.


위 링크에서 보시는 바와 같이 iPS를 유도하는 유전자 중에 일부는 ''과 관련이 있는 유전자이기 때문에 반드시 중간에 제거되어야 할 필요성이 있습니다. Newton의 기사에서는 자세하게 언급은 되어 있지 않았지만, 위 그림처럼 '단핵구(Monocyte)'에 '플라스미드'를 넣기 위해 물리적으로 '전기충격'을 주거나, 화학적으로 '일시적인 구멍'을 뚫는 방법을 쓸 것으로 생각이 됩니다.



추가로 iPS를 배양이라고 해야 할까요? 키우는 방식에서도 기존 2007년 방식은 문제가 있는게, 우선 위 그림에서 표시된 '피더세포'가 사실은 '생쥐의 태아'레서 추출한 세포라는 것이 문제입니다. 같은 사람의 세포라도 이식될 경우 면역거부 반응이 우려되는데, 다른 동물에서 유래된 세포가 들어오면 말할 것도 없습니다.




거기다가 일반적으로 세포를 배양하는데 쓰이는 배양액에는 소혈청이 들어가 있어서, 2007년도 방식은 이런 면에서 의료용으로는 극히 부적절 합니다. 그래서 위 그림에서 묘사된 것과 같이, 합성된 단백질 분자를 바닥에 깔아놓고, 배양액에는 동물에서 유래된 성분을 최대한 배제한 것을 사용한다고 합니다. 그럼 이렇게 암이 되는 위험만 줄인다고 해서 끝이냐 하면, 그것도 아닌게 iPS가 분화하면서 온갖 종류의 세포가 되는데, 여기서 필요로 하는 종류의 세포만 추출해야 하는 일이 남아 있습니다.



우선 기사에 소개된 '원하는 세포만 모으는 기술'을 설명하기 위해서는 '마이크로 RNA(microRNA)'에 관해서 설명을 간단하게 하고자 합니다. miRNA의 주요기능은 일반적으로 '단백질'로 '번역(translation)'이 되기위해 필요한 mRNA의 기능을 차단하는 것입니다. 즉 miRNA가 mRNA의 기능을 차단하기 때문에, 이를 통해서 '유전자 발현'을 조절한다는 특징이 있습니다.


이 이야기가 왜 중요하냐 하면, 체세포의 종류-신경세포, 심근육세포, 뼈 세포 등에서 발현되는 miRNA가 다르기 때문입니다. 그래서 아래의 그림과 같이 설계된 RNA-아마도 세포 안에서 단백질로 번역(translation)이 되도록 설계가 되었는 mRNA로 보이는데, 아래의 그림과 같은 과정을 거친다고 합니다.



우선 원하는 세포에서만 '발현되는' miRNA를 알고 있다면, 위 그림에서 묘사되는 것처럼 '인공mRNA'를 합성해서 iPS가 분화한 세포들 안에 집어 넣도록 합니다. 여기서 원하지 않는 세포라면, 당연히 위 그림에서 나온 '인공mRNA'의 붉은색 부분에 결합할 miRNA도 없기 때문에 그대로 형광 단백질이 나와서 '원하지 않는 세포'라는 표식을 나타냅니다.




당연 여기서 '형광'이 나오는 세포를 모두 제거하면 남은 세포는 원하던 세포만 남게 되므로, 이와 같은 방법을 통해서 원하는 세포-예를 들면 시신경 세포만 골라내서 사용하고자 하는 경우, 이러한 방법을 통해서 iPS에서 분화되어 나온 다른 세포들, 예를 들면 근육세포나 혈액세포등을 제거할 수 있다고 합니다.


개인적으로는 이 인공mRNA를 세포 안으로 넣는 과정에서 세포가 손상이 되지 않을까 하는 우려가 있기도 합니다. 또 다른 방법으로는 '항체'를 이용해서 원하는 세포를 가려내는 것도 방법이 될 수 있을 것이라고 생각을 합니다만, 이러한 방법을 왜 사용하지 않는지는 잘 모르겠습니다. 

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단순히 멋져 보이려는 목적만이 아니라 건강을 유지하기 위한 목적에서라도 근력운동은 매우 중요한데, 마침 Newton의 2017년 9월호 기사에서 근육에 대한 내용이 싣려 있었고 유용한 내용들도 많이 있었습니다. 일단 근육이라고 해서 다 같은 근육이 아니라, 심장을 박동시키는 '심근', 혈관이나 내장을 덮는 '평활근(민무늬근)'을 제외한 '골격근'으로 나누어 집니다. 이번 포스팅에서 주로 다루는 것은 바로 이 골격근에 대한 이야기 입니다.



위 그림은 '골격근'에 대해서 상세하게 풀어서 설명을 하고 있는 그림으로 근육은 그림에서 보시는 것과 같이 여러개의 근섬유로 이루어져 있는 것을 볼 수 있습니다. 이와 같은 근섬유는 Newton의 기사에 의하면, 지구력이 뛰어난 '지근(slow muscle)'섬유와 순발력이 뛰어난 '속근(fast muscle)'섬유로 나누어 진다고 합니다.




이 근육의 양을 늘리는 것은 당연하게도 근육 운동을 해야 하는데, 문제는 근육이 비대해지는 세부적인 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았다고 합니다. 알려진 주요 원인으로는 근섬유속의 '액틴'이나 '마이오신(myosin)'이라는 단백질의 합성량이 증가했기 때문이라고 알려져 있었습니다. 그러나 이 외에도 최근에 제기된 것은 '위성 세포'라는 세포들의 역할도 매우 중요하다고 합니다.



위 그림은 2011년 출판된 논문에 있는 그림으로 자세히 보면 'Myosatellite cell' 혹은 'sataellite cell'이라고 불리우는 세포가 굵게 표시된 섬유(복숭아색으로 표시된 긴 원통)의 근처에 붙어 있는 밝은 연두색의 타원을 보실 수 있으실 겁니다. 이 연두색의 타원이 '위성세포'로 운동을 하게 되면 분열해서 근섬유에 융합하는데, 그 결과 근섬유에 들어가게 되는 세포핵의 갯수가 늘어나게 됩니다. 이 기작이 왜 중요한가 하면, 과거에 운동을 했다가 쉰 다음, 다시 운동을 할 경우 빠른 시간내에 예전 상태로 돌아오는 '근육의 기억'에 관계되기 때문입니다.




그럼 여기서 한가지 의문이 드실 것이, 어떻게 해야 근육양을 늘릴 수 있느냐 하는 것일 건데요, 그 방법으로는 '부하'와 횟수와의 관계가 중요하다고 합니다. 우선 '부하'라는 것은 1번만 반복할 수 있는, 최대한 자기가 들어 올릴 수 있는 무게의 '한계'를 100%라고 했을 때, %가 내려갈 수록 그 무게가 가벼워 진다는 것을 의미합니다.



위에 나와있는 표는 Newton에 나와있는 도표이며, 일단 90%이상의 부하에서는 근육의 크기가 늘어나기 보다는 신경의 발달로 발휘할 수 있는 힘을 크기가 올라간다고 합니다. 그렇다고 해서 65% 이하의 부하를 주면, 흔미 말하는 '속근'이 사용되지 않아서 근육량의 증가를 기대하기는 어렵다고 합니다. 즉, 위 도표에 의하면 70%~85% 부하를 가지고서 운동을 해야만 하는데, 문제는 노약자에게 부담이 됩니다.




그래서 기사에는 가벼운 부하를 통해서 속근을 발달시키는 방법으로 2가지가 소개가 되어 있었습니다. 하나는 '지근'을 사용하지 못하게 벨트로 묶어서 혈류를 억제하는 '가압 트레이닝'이라는 것이 있고, 다른 하나는 '브레이크'라는 방법인데, 키우고자 하는 근육에 부하가 걸린 자세 그대로 올렸다 내렸다 운동을 하는 방법이라고 합니다. 다만 기사에 나와 있는 내용만 가지고서는 자세한 방법을 알 수 없기에, 추가적인 조사가 필요해 보입니다.



흥미롭게도 2009년의 논문에서 나온 위 그림을 보시면, '허벅지의 둘레(Thigh circumference)'가 굵을 수록 '사망률이 낮아'지는 경향이 있다고 합니다. 아마 근육에서 분비되는 '마이오 카인(Myokine)'이라는 물질이 영향을 주었을 것을 추정을 하고 있기는 하지만, 정확한 기작은 아직 밝혀지지 않았다고 합니다. 아마도 운동을 하는 사람에게 다양한 이득이 있지만, 그 중에 일부는 '근육'에서 나온다고 볼 수 있는 듯 합니다.

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날씨가 습하고, 불쾌지수가 올라가는 것도 모두 '습도'의 영향때문이라고 하지만, 정작 우리는 일상생활을 하면서 습도의 정확한 정의에 대해서는 크게 생각을 하지 않고서 살았습니다. 그러다가 Newton 2017년 9월호에 싣려 있는 기사를 읽어보니, 습도에 대한 기사가 있기에 관련된 내용을 이번 포스팅에서 다루고자 합니다.



그냥 간단하게 습도계를 쓰면 되지 않는가 하는 생각이 들기도 하지만, 위 사진처럼 구식인 습도계를 보면, 온도에 따라 습도를 다르게 표현하는 것을 볼 수 있었습니다. 실제로 우리가 일기예보 등에서 전하는 '습도'라는 것은 '상대습도'라는 것으로, 기사의 언급에 의하면, 습도라는 것은 '컵에 물이 어느정도 들어있는가로 비유'한다고 했습니다.




무슨 소리인가 하면, 습도라는 것은 '절대적인'기준이 아니라 '상대적인' 수치라고 합니다. 그래서 아래의 공식과 같은 공식이 먼저 일기예보 상에서 이야기를 하는 습도-상대습도가 됩니다.



위에 나온 공식을 써서 나타내게 됩니다. 물론 이 위의 공식도 완벽한 것은 아니라서, 좀더 정확한 정의를 살피기 위해서는 아래의 공식으로 계산해야 합니다.



Newton의 기사에 나온 내용에 의하면, '수증기압'이라는 것은 전체 공기의 압력 가운데 수증기로 인해서 '초래된' 값이라고 합니다. 물론 위에 올려진 공식처럼 '압력'이 아닌 ''으로 계산을 하여도 크게 변하는 것은 없어서, 일반적으로는 '포화 수증기의 양'과 '대기중 수증기의 양'만을 따진다고 합니다. 여기서 좀 전에 말한대로 '습도'라는 것이 '상대적인' 단위라고 했는데, 그 이유는 '포화 수증기량'이 기온에 따라서 '변하기' 때문입니다.





위 그림처럼 '컵의 크기'가 바로 '포화 수증기량'이라고 해서, 공기중에 수용이 가능한 수증기의 양입니다. 그럼 문제는 이 '컵의 크기'가 기온이 올아가면 '커지'고, 기온이 내려가면 '작아'자는 특성 때문에, 같은 양의 수증기양이 있어도 기온이 올라가면 '습도는 낮아'지고, 기온이 내려가면 '습도는 올라'가는 경향이 있다고 합니다.



위 그림처럼 수증기가 한계를 초과해서 넘쳐나게 되면, '이슬'이 맺히게 됩니다. 실제로 겨울철 실내의 따뜻한 공기가, 차가운 유리창에 낳으면 공기중의 '수증기양'은 그대로 인데 '포화 수증기량'이 내러가서, 그대로 넘치는 수증기량은 '이슬'로 맺히게 된느 것입니다. 이와 같은 이유로 여름철 비가 자주 내리는 이유가 되는데, 무더운 지상의 공기가 차가운 대기 상층부에 가면, 온도가 내려가서 이슬이 맺히는데, 유리창 처럼 붙을 곳이 없기 때문에 그대로 땅으로 떨어지는 것입니다.


여기까지 습도에 관한 기초적인 지식을 살펴 보았습니다. 그냥 간단하게 이번 포스팅에서 습도란 '상대적인 단위'라고 생각해도 될 듯 합니다. 다만 기온과 항상 관련이 있는 이 단위가, 여름철을 버티기 어렵게 만들어 주는 요소이며, 이슬이 맺히는 원이이 되기도 한다는 점은, 어렴풋이 알고 있던 사실을 한번 더 확실하게 알려주는 계기가 되었다는 생각이 듭니다.

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지난 2017년 5월에 일본 고베항에서 '붉은 불개미(Solenopsis invicta)'가 발견되어서 일본 당국이 비상이 걸렸다는 이야기를 들은 적이 있었습니다. 이때까지만 해도 '생태계 유해종 유입'으로 문제인가 보다 라고 생각을 하였는데, 이번 Newton 2017년 9월에 싣려 있는 기사를 읽어보니, 이 붉은 불개미가 사람에게 '엄청나게' 위험한 생물이기에, 이번 포스팅에서 이에 대한 내용을 포스팅 하고자 합니다.



위 사진을 보시면, 붉은 불개미의 배부분 끝에는 독침이 있는데, 진짜로 인간의 피부를 입으로 문 다음에, 궁둥이에 있는 '독침'을 찔러넣어서 '불에 탄 것 같은' 격렬한 통증을 일으킨다고 합니다. 당연 이 통증의 원인은 붉은 불개미의 '독액'에 있으며, 기사에 의하면 이 독액 속에는 '솔레놉신(Solenopsin)'이라는 물질이 있어서, 가려움과 부종, 그리고 노란색 고름이 생긴다고 합니다.



위 그림에 나와있는 솔레놉신만 문제를 일으키는 것이 아니라, 붉은 불개미의 독액속에 들어가 있는 미량의 개미 단백질이사람에게 과잉 면역반응이라고 해서 '아나필락시스 쇼크(anaphylaxis shock)'를 일으켜서 사망에 이르게 할 수도 있다고 합니다. 한마디로 붉은 불개미가 독침으로 찌르면, 아프기도 아프지만 심하면 알레르기 반응으로 죽을 수도 있다는 것입니다.




거기다가 사람가까이 갈아갈 수 있는 특징이 있어서, 안 그래도 사람에게 유해한데다, 인간의 거주지 근처로 다가오는 특징이 있다는 것입니다. 그런 특징으로 인해서 전기 제품의 배선을 갉아 먹어서 정전이나 화재를 일으키기도 하고, 자기보다 큰 새끼새나 새끼돼지를 공격할 수도 있기 때문에, 축산업에도 많은 피해를 낳고 있는 것이 현실이라고 합니다.



더욱 골치아픈 점은 1개의 개미집에 '여러마리'의 '여왕개미'가 있다는 점이라고 합니다. 이 때문에 개체수를 늘려가는 숫자가 빠른 것은 물론이고, 복수의 여왕개미 중에서 1마리만 남아도 '박멸'에는 '실패'하는 것이기 때문에 없애는 것도 쉬운일이 아니라고 기사에서 언급하고 있습니다. 한가지 다행인 점이라면, 생태계에서 이 '붉은 불개미'는 특별히 우위에 있는 종은 아니며, 원산지인 남미에서는 다른 개미들과 경합하고 있다고 합니다.


마지막으로 이름이 비슷하다고 해서 한국이나 일본의 '불개미(Formica Yessensis)'와는 다른 종이니 헷갈리지 않도록 조심해야 한다고 합니다. 하지만 전문가조차 다른 개미가 많은 곳에서 '붉은 불개미'를 구별해 낸다는 것은 어렵다고 하는 것으로 봐서, 일반인이 육안으로 구별하기는 불가능에 가까운 것으로 보입니다. 다행이라면 아직 한국에는 들어와서 문제를 일으켰다는 소식이 없는 것으로 보아, 유입된 것은 아닌듯 하지만, 언제나 조심할 필요는 있어 보입니다.

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  1. 공수래공수거 2017.08.31 10:15 신고

    붉은 불개미..언젠가는 문제 될수도
    알아두어야겠네요^^

안녕하세요?


인류의 식량생산이 현대에 들어 오면서 급격히 늘어나자, 이전에는 드물었는지는 모르겠지만, 당뇨병의 발병이 많아 졌다고 합니다. 그런데 Newton 2017년 8월호를 보니, [슬며시 다가오는 당뇨병]이라는 기사가 있었는데, 이전까지는 당뇨병이 비만이면 자동으로 그냥 따라 오는 줄 알았지만, 그 사이에 '면역작용'이라는 것이 끼어 있다는 사실을 기사는 언급하고 있었습니다. 그래서 이번 포스팅에서는 관련된 내용을 다루고자 합니다.



예전에 실험실에서 일을 하고 있을 때, 저는 당 단백질을 분석하는 일을 했었기 때문에 농담조로 '당당하게 당분석 하다가 당뇨병 걸리겠다' 라고 했습니다. 아무튼 비만과 당뇨병은 큰 상관관계가 있는데, 그 이유로는 '지방세포'에 있다고 기사는 언급하고 있습니다. 우선 지방의 양이 정상이라고 해야 할까요? 과다한 상태가 아닐 때는 지방세포는 '아디포넥틴(adiponectin)'이 주로 분비가 된다고 합니다.



일종의 단백질로서, 근육에 당을 흡수시켜서 지방을 태우는 대사를 촉진시킨다고 하는데, 문제는 지방세포에 일정량 이상의 지방이축적되면 면역세포가 지방세포에 많이 달라붙게 됩니다. 다만 기사만 읽어서는 그 많은 면역세포 중에 무엇인지 구체적으로 나와 있지는 않지만, 'TNF-α'라는 물질을 지방세포가 많이 분비하는 것으로 바뀐다고 합니다. 그렇게 되면 혈당을 떨어 뜨리는 '인슐린'의 작용을 방해하고, 혈관을 손상시킨다고 합니다.



여기까지만 봐서는 마냥 나쁜 물질인 것 같지만, TNF의 약자가 Tumor Necrosis Factor인 것을 봐서는 원래 암과 같은 종양을 죽이라고 만드는 물질인 것을 알 수 있습니다. 무슨 원리로 지방세포의 성질이 변해서 TNF가 분비되는 지는 알 수 없었으나, 아무래도 면역세포가 어떤 작용을 했는 것이 아닌가 하는 생각이 듭니다. 다만 유감스럽게도 Newton의 기사만 봐서는 알 수 있는 것은 여기까지 였습니다.

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  1. 공수래공수거 2017.08.23 08:50 신고

    전 다행히 최근은 당수치가 정상적인데 한동안
    당뇨약을 먹었던적이 있습니다
    꾸준한 운동,적절한 체중관리,올바른 식습관이 중요하다는걸
    느꼈습니다^^

안녕하세요?


리모컨..... 영어로는 remote control이라고도 하는 물건은 TV를 비롯해서 많은 전자 기기에서 사용이 되고 있는데, 이 리모컨에 대해서 숨겨진 과학원리가 2017년 Newton 8월호에 있는 기사에 싣려 있었습니다. 기사를 읽어보니, 가지가지로 재미있고 유용한 내용이 많다고 생각이 되어서, 이번 포스팅에서 관련이 되어 있는 내용에 대해서 다루고자 합니다. 먼저 리모컨에 크게 2종류가 있다는 사실부터 언급하면서 시작합니다.



혹시 리모콘의 앞쪽을 보면 조그맣고 둥근 전구같은 것이 달린 경우가 있습니다. 이 둥근 전구의 정체가 바로 LED로, 적외선을 발사해서 TV와 같은 가전제품을 작동시키는 것 입니다. 만약 LED가 없다면? 그 경우에는 '전파'를 이용하는 리모컨으로, 적외선을 이용하는 리모컨과는 아래에 정리된 표처럼 비슷하면서도 차이가 확실하게 있다고 할 수 있습니다.



먼저 적외선 리모컨에 촛점을 맞ㅇ추어서, 어떤 원리로 리모컨의 버튼을 누르면 적외선으로 신호가 발생하는 것일까요? 이 과정은 전적으로 리모컨안에 들어가 있는 반도체에 의해서 일어나는 일이라고 합니다. 먼저 리모컨에는 다들 아시다시피 '건전지'가 들어가는데, 버튼을 누르면 리모컨 안에 들어가 있는 반도체에 '전기 신호'가 가게되고, 반도체에서는 그 신호를 받아서 LED를 정해진 패턴으로 소위 '깜빡'거리게 만들게 됩니다.



위 그림에서 묘사된 것처럼, 건전지가 언제나 '전류'를 공급하고 있으므로, 리모콘 위에 있는 버튼을 누를 때 마다 '반도체'에 '전기신호'를 보내게 됩니다. 만약 버튼이 '3'이라는 숫자를 눌러서 발생한 신호라면, 반도체는 이에 맞추어서 LED 적외선 램프에 '0'과 '1'로 On/OFF의 신호를 보내게 될 것입니다. 아래의 그림은 적외선 LED 램프가 깜빡거리는 것이 어떻게 신호가 되는지를 보여줍니다.



예시는 예시지만, 간단하게 설명을 하면, LED 적외선 램프가 1초간 켜지고 1초간 꺼지면 이 2초간의 간격을 '0'이라고 지정하고, 1초간 LED 적외선 램프가 켜지고 2초간 꺼지면, 이를 '1'이라고 지정합니다. 물론 실제로는 이렇게 단순하지는 않겠지만, 이렇게 '0'과 '1'을 조합할 수 있으면 이른바 기계를 작동시킬 수 있는 '기계어'가 됩니다.





여기서 의문이 드실 것이, 그럼 가전제품은 어떻게 작동을 하느냐? 하는 의문이 드실 겁니다. 리모컨과는 반대로 '적외선 감지기'가 적외선 신호를 받으면, 이를 전기신호로 전자기기 안에 있는 '반도체'에 보냅니다. 당연히 반도체는 '감지기'가 보내온 전기 신호를 기계어로 읽고서 그대로 TV같으면 채널을 바꾸고, 소리를 줄이거나 키우고 심지어는 전원을 켜거나 끌 수 있습니다.


여기서 '대기전력'이라는 개념이 나오게 되는데, 전자기기는 전원-주전원이 나가서 꺼져있는 것처럼 보이지만, 수광장치라고 해야 할까요? 리모컨에서 쏘아진 적외선을 감지하는 장치엔느 언제나 전류가 흐르고 있다고 합니다. 따라서 콘센트를 뽑지 않는 이상 리모콘의 신호를 언제나 받을 준비를 하기위해 소비하는 전력이 있는데, 이 전력을 '대기전력'이라고 부르고 있다고 합니다.


만약에 자연계의 전외선과 혼선이 되면 어떻게 하느냐 하는 의문이 드실지도 모르겠는데, 리모컨의 적외선은 자연계에 존재하는 적외선과는 달리 '1초당 3만 8000회'점멸을 한다고 합니다. 저도 Newton에 나와있는 기사만 가지고서는 정확한 내용을 알 수는 없었지만, 이런 1초당 3만 8000회 점멸이 자연적으로 가능한 것이 아니기 때문에 TV와 같은 전자기기가 자연에서 오는 적외선과 혼선이 되지 않는 것으로 보입니다.



전파로 전자기기를 제어하는 리모컨에 대해서는 Newton지의 기사에서는 자세히 나와있지 않았느나, 아마 무전기의 송수신 방법과 유사하지 않을까 하는 생각이 듭니다. 이 역시 전자기기와 리모컨의 전파의 진동수-주파수가 맞으면 서로간에 신호를 주고 받거나, 라디오 방송을 청취할 때 처럼 반도체가 전파신호를 '기계어'로 바꾸어 주고, 이를 토대로 기기를 작동시키는 것이 아닐까 합니다.


마지막으로 리모컨이 잘 작동되지 않다가 두드리면 잘되는 경우가 있는데, 이 경우는 리모컨보다 '건전지'에 문제가 있는 것이라고 합니다. 우선 건전지가 오래되면 전지의 표면이 산화되어 '피막'같은 것이 생기기 때문에 '전류'가 잘 안흐르게 됩니다. 그런데 두드려 주게 되면 일시적으로 전류의 흐름이 일시적으로 나아지는 것으로 리모컨이 작동을 하게 된다고 합니다.

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제목부터 무언가 '붕어빵에는 붕어가 없다.' 라는 말처럼 느껴지실 건지도 모르겠지만, 실제로 비닐봉지에는 비닐이 들어가 있지 않고, 실제로는 폴리 에틸렌이라는 플라스틱이 안에 들어가 있다고 합니다. 그래서 이러는 걸까요? 예전에 필리핀의 쇼핑몰에서 식료품을 살 때, 우리는 그냥 비닐 봉지라고 부르는 것을 거기서는 '플라스틱 백(Plastic bag)'이라고 불렀습니다.



우선 Newton 2017년 7월호 기사인 [사회를 지탱하는 석유제품-플라스틱에서 합성고무, 의약품까지]라는 기사에서 나온 내용에 의하면, 일반적으로 우리가 비닐이라고 부르는 물질은 실은 생산량이 많은 4대 플라스틱 가운데 하나인 '폴리 에틸렌'이라고 합니다. 간단하게 설명을 하자면, 하나의 '에틸렌'이라는 분자가 수백~수천개의 사슬 모양으로 이어진 것이라고 합니다.



그럼 왜 우리는 아직도 '비닐 봉지'라고 하는 것일까요? 그 이유는 처음 1970년대부터 슈퍼마켓 등지에서 '비닐 봉지'를 주기 시작했다고 합니다. 그런데 이 시절에 '비닐 봉지'는 문자 그대로 흔히 '비닐'이라고 이야기를 하는 '폴리 염화 비닐'이라는 것으로 만들어 졌다고 합니다. 하지만 1990년대에 폴리 염화 비닐이 연소되면서 '다이옥신'이 나오고, '환경 호르몬'이 나온다는 의혹이 제기되었다고 합니다.



이런 이유로 인해서 현재는 '비닐봉지'에 '폴리염화비닐'을 사용하지 안혹, '폴리 에틸렌'을 사용한다고 합니다. 어찌 보면 단순한 말장난 같기도 하지만, 사실은 그냥 넘기기에는 상당히 심각한 이유들(연소시 생성되는 다이옥신과 환경호르몬 유발 논란)은 그냥 넘어가기에는 가벼운 문제가 아니라는 생각이 듭니다. 물론 '폴리 에틸렌'도 자연물은 아니기는 하지만, 아직까지는 심각한 논란을 불러 일으키지 않은 듯 합니다.

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  1. Plating master 2017.07.17 21:47 신고

    오호~ ㅁㄴ좋은정보 얻어 갑니다.^^

  2. 공수래공수거 2017.07.18 09:11 신고

    우리가 흔히 쓰늘 비닐을 이제 부터라도 이름을 바꿔 불러야 되겠군요
    비닐 봉지가 아니라 플라스틱 봉지나 백으로..
    덕분에 알쓸신잡 하나 알아갑니다^^

  3. 백프로♬ 2017.07.19 12:07 신고

    비닐봉지에 비닐은 없었군요..
    좋은 정보 잘 보고 갑니다.

안녕하세요?


정말인지 만나고 싶지 않은 것이지만, 약을뿌려도 어디선가 나타나는 바퀴벌레..... 끈질긴 생명력의 상징으로, 멸종 되었으면 좋겠지만, 멸종이 안될 것으로 보이는 녀석들이 놀랍게도 단성생식이라고 해서, 다른 말로 처녀생식이라고 해서 암컷만 있어도 번식이 가능하다고 합니다.



그나마 우리 주변에서 볼 수 없는 저 밀림속의 바퀴벌레라면 모르겠는데, 먹바퀴(Periplaneta fuliginosa)나 이질바퀴(Periplaneta americana)와 같이 민폐를 끼치는 녀석들이 단성생식-처녀생식을 할 수 있다고 합니다. 즉 얘네들은 말 그대로 암컷만 있어도 알집의 성숙 속도를 촉진할 수 있고, 유충을 낳아서 번식을 할 수 있다고 합니다.


이와 같은 사실이 일본 훗카이도 대학의 니시노 히로시 교수팀이 발견하였다고 합니다. 연구에서는 암컷의 몸에서 '알집'이 형성되기 까지의 날짜를 조사 하였는데, 숫컷 바퀴가 있을 경우에는 14.7일이 평균적으로 걸려서 번식을 할 수 있게 되었지만, 암컷 바퀴 혼자서는 27.0일이 평균적으로 지나서야 알집이 형성될 수 있었다고 합니다.


그런데 놀라운 것은 암컷 혼자서만 번식이 가능한 것을 넘어서, 암컷 바퀴벌레가 모이면 모일 수록 알집이 형성되는 기간이 평균저긍로 더 짧아 지기도 했다고 합니다.



다행히 일간의 입장에서는 암컷 바퀴벌레가 3마리 이상 모여도 알집의 형성에 걸리는 속도-번식하는 속도가 더는 빨라지지 않았다고 합니다. 이와 같은 결과는 히로시 교수팀의 설명에 의하면, 성 페르몬 자극 뿐만이 아니라 더듬이를 이용한 자극등이 동반되어서 번식을 촉진하는데, 암컷만 있어도 바퀴는 번식할 수 있고, 그 숫자가 모이면 번식의 속도가 더 빨라진다는 것입니다.


이러한 내용의 Newton 2017년 6월호의 기사를 읽어보고 나서, 바퀴를 박멸한다는 것이 상당히 어렵다는 것을 알게 되었습니다. 하지만 자연계에서 바퀴벌레는 따지고 들면 먹이사슬의 최하층에 있기 때문에 천적이 상당히 많은데, 이런식의 번식이라도 할 수 있어야 유지가 되는지도 모르겠습니다.

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이번 포스팅이 Newton 2017년 5월호에 싣려있던 기사인 [식물에 감추어진 교묘한 생존전략]이라는 기사를 읽고나서, 이에 대해 포스팅을 하는 3번째 시간이 되었습니다. 원래는 한개의 포스팅에 모두 다 다루려고 하였습니다만, 너무 분량이 길어지는 감이 있어서 부득이 하게 3부분으로 나누어야만 했습니다.


링크 : 동물과 곤충으로 부터 식물이 자기 스스로를 방어하는 전략

링크 : 미생물로 부터 식물이 자기 스스로를 지키는 전략


이제 식물의 전략에 대한 마지막 시간으로, 이번 포스팅에서는 식물이 미생물과 곤충, 동물만이 아니라, 같은 식물끼리도 경쟁이 있는데, 어떤 전략을 사용하는 지에 대해서 포스팅을 하고자 합니다.


1)알렐로파시(Allelopathy)



Newton의 기사에서는 그냥 가볍게 언급을 하고 넘어갔습니다만, 저는 흥미롭다고 생각해서 위에 그림까지 그려서 설명을 시작하고자 합니다. 알렐로파지(allelopathy)는 우리말로 하면 '타감작용'이라고 이야기를 하는 작용으로, 위 그림처럼 식물이 주변에 다른 식물이 자라지 못하게 하기 위한 작용입니다.


위 그림에서 묘사된 것처럼 먼저 식물은 자기 주변에다가 알렐로 케미컬(allelochemical)이라고 해서, 우리말로 옮기면 타감물질이라는 것을 분비합니다. 이 타감물질은 같은 종류의 식물은 생장을 돕는 역할을 하지만, 위 그림의 우측에 묘사된 것 처럼 다른 종류의 식물이 자라는 것을 방해하는 역할을 합니다. 그래서 보통은 식물이 같은 종류의 식물끼리 군집을 형성한 것을 볼 수 있는데, 이게 다 타감물질을 이용한 타감작용의 결과라고 합니다.


2)기생식물



다른 식물에 기생하는 식물로 유명한 것ㄹ이 바로 위에 첨부된 사진에 있는 겨우살이라고 합니다. 개인적으로는 약초로만 알고 있었지, 그렇게 많이 생각을 해 보지는 않았는데, 겨우살이는 새의 배설물을 통해서 숙주가 되는 나무위에 씨앗을 내리고, 뿌리를 파고들게 한 다음, 한겨울에도 잎을 펴서 광합성을 한다고 합니다. 


이 외에도 Newton의 기사에서는 라플레시아, 나도수정초와 같은 다른 종류의 기생식물을 언급하고 있는데, 얘네들의 공통점은 그냥 토양에 자기 스스로 뿌리내려서 살아가는 것이 아니라, 이미 기존에 자리잡은 식물로 부터 영양분을 빼앗아서 자기들이 사용한다는 점입니다. 즉 말 그대로 다른 식물에 식물이 기생을 하는 것입니다.


3)혹독한 환경 에서의 번식



경쟁자가 적은 사막과 같은 혹독한 환경을 선택해서 자라는 식물이 있는데, 대표적인 식물이 위에 있는 사진에 나와있는 선인장과 같은 식물입니다. 즉 식물간의 경쟁이 덜한 지역인 혹독한 환경에서 자라는 것을 선택한 사례인데, Newton에서는 선인장이 어떻게 사막과 같은 환경에서 살아 남았는지에 대해서 설명을 하고 있습니다.



선인장은 우선 '꿩의 비름형 유기산 대사(CAM, 캠)'이라는 독측한 신진대사를 기본으로 해서 광합성을 한다고 합니다. 선인장의 CAM은 일반적인 광합성에 비해서 그 효율이 낮지만, 차가운 밤에 식물의 기공이 열려서 대기중의 이산화탄소를 흡입하는 방식으로 수분이 쓸데없이 증발하는 것을 방지합니다. 그러면 그 결과 위에 올려진 그림의 왼쪽과 같이 이산화탄소가 선인장의 안에 들어가서 '사과산'이라고도 하는 '말산'으로 합성합니다.


그러다가 낮이 되면 이제 말산을 분해해서 이산화탄소를 얻은 다음, 이 이산화탄소를 가지고서 광합성에 들어간다고 합니다. 보통의 식물이 낮에 기공을 열어서 이산화 탄소를 흡입하는 것에 비해서, 선인장은 밤에 기공을 열어 이산화 탄소를 흡입하고, 기온이 뜨거운 낮에는 기공을 닫아서 수분의 손실을 최소화 하고 있습니다. 


본론으로 돌아와서, 결고 경쟁자가 적은 환경에서 살아남는 방법이 쉬운것은 아니지만, 식물은 이처럼 다양한 신진대사과정을 만들어 내어서, 혹독한 환경에서 자라고 있습니다.


4)식충식물



식물의 또 다른 생존 방식은 바로 곤충을 잡아먹어서 영양분을 보충하는 전략이 있다고 합니다. 위에 올라온 파리지옥풀과 같은 경우가 대표적입니다. 식충식물이라고 해서 광합성을 하지 않는 것도 아니고, 엄연히 광합성을 통해서 영양분을 얻고 생장하고 있습니다. 하지만, 얘네들은 이것만 가지고서는 부족했는 모양인지 곤충을 잡아먹는 것으로 영양분을 추가적으로 보충하는 기능이 있다고 합니다. 

어떻게 보면 식물간의 경쟁에는 아무런 관련이 없을 수도 있지만, 이렇게 광합성 이외에 영양분을 보충할 수단을 갖추는 것만으로도 보통의 식물에 비해서 더 많은 영양분을 섭취할 수 있고, 이를 바탕으로 다른 식물보다 우위에 서는 방법을 쓴다고 할 수 있습니다.


5) 인간 이용



큰 설명이 필요없이, 상당수의 식량작물이나 약용으로 재배되는 식물은 인류가 개량해 왔습니다. 하지만 식물의 입장에서 본다면, 인간이야 말로 식물이 생장하는 데 가장 이로운 환경을 제공해 주기에, 일부 식물들의 전략은 인간을 이용하는-인간이 선호하는 형질을 가졌다고 기사는 언급하고 있습니다. 

양배추의 경우를 기사에서 언급하고 있는데, 잎이 넓게 펼쳐지지 않는 것은 광합성이라는 측면에서는 불리하지만, 인간이 잎이 넓게 펼쳐지지 않는 형질의 양배추를 선호하고 있기 때문에, 우리가 볼 수 있는 양배추는 대다수가 잎이 오므려져 있는 형질을 띄고 있습니다.


기사에서는 식물이 먹이 사슬의 최하위권에 위치한다고 언급하고 있습니다. 그러나 이 기사를 읽고나서 가만히 식물을 들여다 보면, 식물도 식물 나름의 전략이 있으며, 살아가기 위해서 치열하게 경쟁하고 있다고 합니다.

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이번 포스팅에서는 지난번 Newton 2017년 5월호에 개제가 되어 있었던 식물의 생존 전략을 이어서 포스팅 하고자 합니다. 지난번 포스팅은 아래의 링크를 타고 가시면, 보실 수 있습니다.


링크 : 동물과 곤충으로 부터 식물이 자기 스스로를 방어하는 전략


이번 포스팅에서는 지난번에 동물과 곤충으로 부터 식물의 방어전략을 살펴 보았는데, 이번에는 눈에 보이지 않는 미생물로 부터 스스로를 방어하는 전략을 중점적으로 소개할까 합니다.


1) 왁스층의 사용



우선 식물의 세포는 동물과는 다르게, 세포벽이라는 기관이 있어서 물리적인 침투가 쉽지 않습니다. 그런 표피에 있는 식물세포 위에는 왁스층이라고 해서, ㅣ물을 튕겨내는 왁스로 덮혀 있다고 합니다. 수분이 잎의 표면에 없기 때문에 원천적으로 세균과 곰팡이가 자랄 수 있는 환경을 만들지 않음은 물론, 물리적으로도 세포벽과 함께 더욱 두터운 방어막을 형성하고 있습니다.


2) 향균물질의 사용



식물 세포의 안에는 '액포'라는 큰 방이 있는데, 여기에는 여러가지 향균 물질이 있다고 합니다. 대표적으로 감귤의 향을 만드는 '리모넨'이나 찻잎에 들어가 있는 '카테킨'도 향균물질의 일종이라고 합니다. 위 그림에서 묘사한 것 처럼, 세포벽에 구멍이 나서 세균과 곰팡이가 침투합니다. 그러나 액포에서 항균물질을 분비해서 침입자에 맞서게 되는 방어전략을 사용한다고 합니다.


3) 과민반응-세포사멸



비록 위의 그림에서는 자폭 스위치를 누르는 것으로 묘사가 디었으나, 실제로는 세균이나 곰팡이와 같은 미생물에 식물세포가 감염되면, 식물세포는 자기 세포내에 과다하게 많은 활성산소를 생산한다고 합니다. 이러한 활성 산소는 결국 세포 자신을 사멸 시키는데, 이 과정을 통해서 침입한 미생물이 더 이상 식물 안에서 퍼져 나가는 것을 막는다고 합니다. Newton의 기사에 따르면 이렇게 식물세포가 자살을 하는 기작을 '과민반응'이라고 부릅니다.


4)강화된 세포벽



식물세포의 세포벽은 셀룰로오스나 리그닌으로 구성이 되는데, 이런 구성물질의 함량을 높여서 세포벽을 더 특튼하게 하는 방어전략을 구사한다고 합니다. 위 그림에서 묘사된 것으로는 통상의 세포벽이 나무 울타리와 같아서 세균과 곰팡이가 뚫으려는 시도를 할 수 있지만, 돌벽처럼 강화된 식물세포의 세포벽은 뚫을 수 없습니다.


Newton의 기사에서 언급하기로는 3번의 과민반응과 연계한다고 합니다. 즉, 감염이 된 세포는 과민반응을 일으켜서 스스로 사멸하고, 주변의 식물세포들은 세포벽을 강화하는 방식으로 세균과 곰팡이와 같은 미생물의 침입을 차단한다고 합니다.


5)휘발성 항균물질의 사용



다섯번째의 경우는 대표적으로 잎사귀를 찢으면 '풀잎향'이 나는데, 이 향기의 정체가 '푸른잎 알코올'이라고 하는 휘발성 항균물질이라고 합니다. 평소에도 식물은 이런 휘발성 항균물질을 내보내어서 세균과 곰팡이의 침입을 차단하고 있는데, 상처가 나면 더욱 많이 분비해서 미생물로 부터 스스로를 방어한다고 합니다.


1번부터 5번까지 방법이 각각 따로만 쓰이는 것이 아니라 서로 연계가 되어 있어서, 이러한 작용을 통해서 식물은 스스로를 이중, 삼중의 방어막을 치고 있다고 합니다. 이번 포스팅은 여기까지로 마치며, 다음 포스팅에서는 마지막으로 식물이 같은 식물 간의 경쟁에서 어떠한 전략을 사용하는 지를 이 블로그에 올리겠습니다.

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