H3의 생명과학 이야기

생명체가 외부 환경에 반응하여 능동적으로 움직일 수 있는 것은 화학 에너지를 기계적 일로 전환하는 '생물학적 분자 엔진'인 근육 덕분이다. 근육의 수축과 이완은 단순히 거시적인 수축 현상이 아니라, 나노미터 단위의 섬유단백질들이 정밀하게 물리적으로 상호작용한 결과다. 척추동물의 골격근을 필두로 한 근육 계통은 신경계의 전기적 신호를 수용하여 칼슘 이온을 매개로 단백질의 구조 변화를 유도하고, 최종적으로 섬유들 사이의 미끄러짐을 통해 힘을 발생시킨다. 본 고에서는 척추동물 골격근의 미세 구조와 활주필라멘트 모델, 신경계에 의한 조절 기전, 그리고 다양한 근섬유와 근육 유형에 대해 학술적으로 심층 분석한다.1. 척추동물의 골격근(Skeletal Muscle): 구조와 수축의 원리골격근은 뼈에 부착되어 수의적..

생명과학 2026. 2. 10. 02:14

생명체에게 빛은 단순한 에너지원을 넘어, 외부 세계의 공간적 구조를 파악하고 포식자와 먹잇감을 식별하며 동종 간의 신호를 주고받는 가장 강력한 정보 매체이다. 흥미롭게도 동물의 눈은 그 구조적 복잡성과 형태가 매우 다양함에도 불구하고, 빛을 흡수하여 신경 신호로 변환하는 분자적 토대인 '광수용 단백질(Opsin)'과 '비타민 A 유도체(Retinal)'의 결합 시스템을 공통적으로 사용한다. 이는 시각 기작이 진화적으로 매우 보수적이면서도, 각 환경에 맞춰 하드웨어적인 구조를 최적화해 왔음을 시사한다. 본 고에서는 무척추동물의 단순한 시각 기관부터 척추동물의 고도로 정밀한 카메라형 눈에 이르기까지, 빛이 어떻게 신경 신호로 번역되고 뇌에서 영상으로 재구성되는지 그 학술적 과정을 심층적으로 분석한다.1. 무..

생명과학 2026. 2. 9. 23:10

생명체가 외부 환경을 탐색하고 생존에 필요한 자원을 확보하는 과정에서 가장 원초적이면서도 필수적인 감각은 화학적 자극을 탐지하는 것이다. 화학수용기(Chemoreceptor)에 의존하는 미각(Taste)과 후각(Smell)은 본질적으로 액체에 녹아 있거나 공기 중에 부유하는 화학 물질을 감지한다는 점에서 기능적 유사성을 공유한다. 포유동물에게 있어 이 두 감각은 단순히 '맛'과 '냄새'를 즐기는 수단에 그치지 않고, 영양가 있는 음식을 식별하고 독성 물질을 회피하며, 동종 간의 사회적 소통을 가능케 하는 생존의 핵심 기전이다. 본 고에서는 포유동물의 미각 수용 체계와 사람의 후각 경로를 중심으로, 화학적 신호가 어떻게 신경 신호로 변환되어 뇌에서 인지되는지 그 분자적 기전을 학술적으로 상세히 고찰한다.1..

생명과학 2026. 2. 9. 19:02

생명체가 공간에서 자신의 위치를 파악하고 외부의 소리 정보를 수용하는 과정은 본질적으로 '물리적 움직임'을 감지하는 작업이다. 청각과 평형감각을 담당하는 수용기는 모두 기계적수용기(Mechanoreceptor)의 일종으로, 세포 주변을 채우고 있는 체액의 유동(Flow)이나 고체 입자의 침전(Sedimentation)에 의한 기계적 변형을 전기 신호로 변환한다. 이러한 감각 기전은 수억 년의 진화 과정을 거치며 무척추동물의 단순한 평형포에서부터 포유류의 복잡한 귀 구조에 이르기까지 정교하게 발달해 왔다. 본 고에서는 무척추동물과 포유류, 그리고 기타 척추동물에서 나타나는 청각과 평형감각의 분자적·구조적 기작을 학술적으로 심층 분석한다.1. 무척추동물에서 중력과 소리의 감지무척추동물은 중력의 방향을 인지하..

생명과학 2026. 2. 9. 12:42

생명체가 외부 세계를 인식하고 내부 상태를 모니터링하는 모든 과정은 '에너지의 변환'에서 시작된다. 빛, 소리, 압력, 화학 물질과 같은 다양한 형태의 외부 에너지는 그 자체로는 신경계가 이해할 수 있는 언어가 아니다. 신경계는 오로지 전기적 신호, 즉 활동전위(Action potential)만을 정보로 처리하기 때문이다. 따라서 감각계의 핵심 임무는 특수한 수용기를 통해 물리·화학적 자극을 신경계의 공용 화폐인 전기 신호로 번환하는 것이다. 본 고에서는 감각 신호가 수용기에서 뇌에 이르기까지 거치는 일련의 경로와, 각기 다른 자극 에너지를 탐지하기 위해 최적화된 감각 수용기들의 분자적·생리학적 유형에 대해 학술적으로 심층 분석한다.1. 감각 경로(Sensory Pathways): 정보의 수용에서 인지까..

생명과학 2026. 2. 9. 08:32

인간의 뇌는 수십억 개의 신경세포와 이를 지지하는 아교세포가 얽혀 있는 가장 복잡한 기관이다. 과거에는 정신질환이나 퇴행성 뇌 질환을 단순히 추상적인 '마음의 병' 혹은 노화의 피할 수 없는 결과로 치부했으나, 현대 신경과학은 이러한 질환들이 분자 수준에서 발생하는 명확한 생물학적 기전에 근거함을 밝혀냈다. 특정 신경전달물질의 과잉이나 결핍, 비정상적인 단백질의 응집, 그리고 뇌 회로의 물리적 변형은 인간의 사고와 행동, 그리고 운동 능력을 파괴하는 중추신경계 질환의 핵심 원인이다. 본 고에서는 조현병, 우울증, 약물 중독, 알츠하이머병, 파킨슨병의 분자적 배경을 심층 분석하고, 이를 극복하기 위한 줄기세포 치료의 가능성을 고찰한다.1. 조현병(정신분열증): 도파민과 글루탐산의 부조화조현병은 환각, 망상..

생명과학 2026. 2. 9. 02:22

인간의 뇌는 고정된 회로판이 아니라, 경험과 학습에 의해 끊임없이 자신을 재구성하는 역동적인 장기이다. 우리가 어제 배운 단어를 오늘 기억하고, 반복된 연습을 통해 악기 연주법을 익히는 것은 뇌 속의 신경세포들이 물리적, 화학적으로 변화했음을 의미한다. 이러한 변화의 핵심은 신경세포 사이의 접점인 '시냅스'에 있으며, 이를 신경 가소성(Neuroplasticity)이라 부른다. 기억은 특정한 세포 안에 저장되는 정적인 기록이 아니라, 시냅스 연결 강도의 변화를 통해 형성되는 동적인 회로의 패턴이다. 본 고에서는 신경 가소성의 원리부터 기억의 분류, 그리고 기억 형성의 핵심 분자 기전인 장기상승작용(LTP)에 대해 학술적으로 심층 분석한다.1. 신경 가소성(Neuroplasticity): 변화하는 뇌의 설..

생명과학 2026. 2. 8. 20:50

인간을 포함한 고등 포유류의 뇌에서 가장 눈에 띄는 진화적 성취는 단연 대뇌피질(Cerebral Cortex)의 팽창이다. 대뇌의 가장 바깥층을 형성하는 이 회색질 조직은 수조 개의 시냅스 연결을 통해 단순한 감각 수용을 넘어 복잡한 인지, 언어, 감정, 그리고 자아 의식이라는 고차원적 기능을 수행한다. 대뇌피질은 신체의 수의적 운동을 정밀하게 제어하는 명령 센터인 동시에, 외부 세계에 대한 주관적 경험을 구성하는 정보 처리의 종착지이다. 본 고에서는 대뇌피질의 정보 처리 원리부터 언어 중추의 메커니즘, 기능적 좌우 분화, 그리고 현대 신경과학의 최대 화두인 감정과 의식의 발현 기작에 대해 학술적으로 심층 분석한다.1. 대뇌피질에서의 정보 처리: 감각 통합과 운동 명령대뇌피질은 크게 전두엽, 두정엽, 측..

생명과학 2026. 2. 8. 17:42