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『1분 과학』 by 이재범,최준석 | 2020년 2020-10-08 22:34
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[도서]1분 과학

이재범 저/최준석 그림
위즈덤하우스 | 2020년 09월

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저자가 서문에 언급하기를, 과학이야말로 세상에서 가장 재미있는 현실이라고 했다. 전공자들만 알고 있기에는 과학적 지식이 너무나 중요하고 충격적일만큼 재미있기에 유튜브 채널 '1분과학'을 운영중이라 한다. 나를 포함해 대다수의 사람들에게는 난해한 학문적 접근이 지루했을 것이다. 『1분 과학』은, 과학 이야기를 지루해하는 사람들을 위해 2분이 넘지 않는 짧은 분량의 영상을 만들어야겠다는 생각에서 출발했다고 한다. 보통은 10분을 넘기고 있었다고 하지만. 본문 13장 <시간>에서도 다룬 내용이지만 어차피 시간은 환상이고 상대성이론이 적용되는 것인지라. 학창시절, 과학을 너무 싫어했지만 뒤늦게 알고자 하는 열망에 몇 권의 과학 서적을 구입해 읽곤 했으나 매번 낙담했던 기억이 난다. 헌데 이 책은 현실의 과학을 웹툰 형식으로 아주 쉽고도 위트있고 재밌게 전달한다. 초등학생이 읽어도 무방하며, 아주 실용적이고 유익하다.


01 우유 : 건강에 좋다는 음식, 진짜 좋을까?

우유 회사들이 우유를 완전 식품이라고 광고하는 것은 우유에 담긴 100가지가 넘는 영양소 때문이다. 중요한 것은 이 엄청난 영양소와 호르몬이 몸속으로 들어왔을 때 실제로 우리 몸에 어떤 영향을 미치느냐이다. 어린아이와 달리 성인에게는 우유에 들어 있는 젖당을 분해하는 소화효소인 락타아제가 없기 때문에 성인에게 동물의 젖은 유해한 독소와 같다.스웨덴의 웁살라대학에서 10만여 명의 남녀를 대상으로 우유 소비량에 따른 건강 상태를 20년간 관찰해 본 결과, 우유 섭취량이 하루 평균 한 잔씩 늘어날 때마다 사망률이 15퍼센트 증가했다. 또한, 우유를 많이 마신 사람들의 골절 발생률이 그렇지 않은 사람보다 '더 높게' 나왔다.다행히 발효 과정을 거쳐 만든 치즈나 요구르트를 자주 먹는 사람의 사망률과 골절률은 그렇지 않은 사람보다 오히려 낮다. 또한, 성인이 우유 속 성장 호르몬을 섭취하면 오히려 체내에 암세포가 자라기 좋은 환경을 만든다.이외에도 변비, 위산 역류, 복부 팽만, 가스 발생을 유도하고 여드름, 축농증, 천식, 관절 통증과도 임상적으로 연관되어 있다고 하니 우유가 몸에 좋다는 말은 개뻥이다.


02 운동 : 이제는 뇌를 위해 운동할 시간

신경과학자 다니엘 울퍼트에 따르면, 뇌가 존재하는 이유는 단 하나, 움직이기 위해서이다.주위 사물을 인지하고 생각하고 기억하는 따위의 두뇌 활동이 미래의 움직임에 아무런 영향을 미치지 않는다면 중요하지 않은 것으로 간주되어 퇴화한다고 했다. 무척추 동물인 멍게는 유생일 때는 바닷속을 헤어쳐 다니다가 어느 정도 자라서 더 이상 움직일 필요가 없어지면 영양 보충을 위해 자신의 뇌와 신경계를 먹어치운다. 움직임이 필요 없어진 순간 뇌는 사치품으로 전락한 것이다. 우리나라 치매 인구 증가율은 세계에서 가장 빠른 증가율을 보이고 있고, 뇌 크기는 2만 년 전보다 테니스공만큼 작아졌다고 한다. 인간이 지닌 큰 두뇌의 기억력과 인지력은 움직임을 도왔다. 오랫동안 컴퓨터 앞에 앉아 대부분의 시간을 보낸다면 우리 후손들의 뇌는 코알라처럼 뇌가 줄고 수액만 차오를 수도 있다. 뇌를 위해 운동해야 하는 시기다.


03 게이 : 인류에게 동성애자가 필요했던 이유

인간의 5~10퍼센트는 동성애자라고 한다. 동성끼리는 번식할 수 없기 때문에 동성애 유전자는 오래 전에 사라져야 하지만 지속적으로 동성애자가 나타나는 것은 왜일까? 생물학자 에드워드 윌슨에 따르면, 동성애자들은 감정에 대한 지능이 이성애자보다 높게 나왔으며 어린 시절 감정 지능이 "매우 좋음"이라고 나온 아이들이 "나쁨"으로 나온 아이들보다 나중에 동성애자로 나타날 확률이 두 배 더 높았다고 한다. 동성애자들은 동정심과 협동심에서 높은 점수를 나타냈으며 적대심에서는 낮은 점수를 보였다고 한다. 이렇게이타적이고 집단에 도움이 되는 여러 특성 덕분에 동성애 유전자가 생존할 수 있었다는 것이다. 그렇다고 해서 동성애 유전자가 자신의 유전적 생존은 포기하는 것도 아니다. 2009년 이탈리아 파도바대학의 연구에 따르면 모계 친척 중 동성애자가 있는 여성의 출산율이 크게 높은 것으로 나타났다. 직접 출산을 하지 않더라도 경우에 따라 100퍼센트 이상의 유전자를 남길 수도 있다.


04 야옹 : 고양이가 인간에게 말을 걸 때

고양이의 '야옹'은 오직 인간과 함께 있을 때만 내는 소리다.야생고양이는 물론 집고양이도 자기들끼리 대화할 때는 사용하지 않는다. 생물학자 존 브래드쇼는 태어난 지 얼마 안 되는 새끼 고양이를 보면 답을 알 수 있다고 한다. 태어난 지 얼마 되지 않은 새끼 고양이는 야옹이란 소리로 어미 고양이의 주의를 끈다. 어미는 이 소리에 즉각 반응하며 새끼를 보살핀다. 그러다가 새끼 고양이가 크면 어미는 자식의 울음소리에 둔감해지고 새끼 또한 이 울음소리를 멈춘다. 그러나 인간이 집에서 고양이를 기른 직후 다 성장한 고양이에게도 먹이를 주고 보살펴주는 '어미 인간'으로 인해 고양이들은 어미로 생각하며 야옹하고 우는 것이다. 결국 이 소리는 인간의 관심을 끌기 위해 내는 특별한 울음소리인 것이다.


05 커피 : 피로를 풀어주는 20분의 과학

아데노신은 피로가 쌓이면 뇌에서 생성된다. 우리가 커피를 마시면 체내로 들어온 카페인은 아데노신이 들어가야 할 아데노신 수용체에 대신 들어가 결합한다. 아데노신 대신 카페인이 들어오니 신체는 피로를 느끼지 못한다. 하지만 커피를 자주 마시면, 카페인이 아데노신 수용체에 결합해버리니 정작 아데노신은 갈 곳이 없어진다. 방황하는 아데노신을 수용하기 위해 더 많은 아데노신 수용체를 생성하고, 늘어나버린 아데노신 수용체를 막기 위해 더 많은 카페인이 필요해진다. 즉, 카페인에 내성이 생긴 것이다. 그래서 과학자들이 강력 추천하는 것이 바로 '커피 냅(Coffee+Nap)'이다. 커피를 마시고 20분에서 30분 정도 낮잠을 자라는 것이다. 이렇게 하면 늘어난 아데노신 수용체를 커피 냅으로 한 번 더 속일 수 있다. 카페인이 인체에 들어오고 효과가 나타나기까지 걸리는 시간은 약 20분에서 30분 정도이다. 낮잠을 자는 동안 인체는 자연스럽게 피로를 해소하고 아데노신 수치도 자연스럽게 떨어지며 커피 속 카페인은 짝을 잃은 아데노신 수용체를 찾아가 결합한다. 강력한 카페인의 효과와 함께 개운한 기분을 만끽할 것이다.


06 SNS : 우리의 뇌에는 약간 위험한 스마트폰 생활

지구에 사는 사람들 중 화장실을 이용하는 사람은 45억 명인데 반해 모바일폰 이용자의 수는 60억 명이나 된다고 한다. 인간은 소셜(사회적) 네트워킹(교류)을 위한 뇌를 가지고 있고, 다른 사피엔스들과 연결되고자 하는 욕구는 뿌리 깊게 자리 잡은 강력한 본능이다. 문제는 우리의 뇌가 키워낸 SNS가 거꾸로 뇌를 변화시키는 데 있다. SNS는 사람과 사람 사이에서 일어나는 수많은 정보 교환 중 언어만을 교환하는 새로운 소통법이다. 진정한 의미의 소통은 상대방의 얼굴 표정이나 목소리, 시선이나 입꼬리 모양 등 수많은 비언어적 정보 교환을 포함한다. 비언어적 소통법이 빠진 것이다. 인터넷에 중독돼 사람들과 직접 사교하는 시간이 줄어든 청년들의 뇌는 감정 및 인지 의사결정을 담당하는 백색질이 제대로 발달하지 못하는 등 이상 징후가 나타나고 있다. 인터넷을 통한 쉬운 소통에만 익숙해져 뇌의 배선이 바뀐 것이다. 정신의학 박사 대니얼 시겔은좌뇌만 독점적으로 사용하는 소통을 줄이고 매일 비언어적 소통을 해야 한다고 말한다.


07 눈 : 사람의 눈에 숨겨진 놀라운 진화의 역사

사람의 눈은 현대 과학이 지금까지 만들어낸 어떤 기구보다도 복잡하고 섬세해서 자연의 경이로움을 증명하는 기관이다. 하지만 너무 정교하기 때문에 눈먼 자연이 만들어 낼 수 있는 기관이 아니라고도 한다. 자연에서는 강한 유전자가 살아남는 것이 아니라 살아남은 유전자가 강한 것이다. 우리들의 눈은 처음 물속에서 만들어지기 시작했고 물기 가득한 눈으로 진화해왔다. 물속에서 잘 보기 위해선 빛이 이동할 때 매질의 변화가 생기지 않도록 눈도 눈물을 머금고 있어야 했다. 지상으로 올라온 생물들은 수십억 년에 걸쳐 시각 기관을 재정비해왔고 서서히 지상에서도 초점이 잘 맞는 눈을 갖게 되었지만 아직도 물기가 가득하다. 눈물은 우리가 아직도 진화 중이라는 증거일지도 모른다.


08 지구 : 창백한 푸른 점이 들려준 이야기

인간이 만든 물체 중 지구에서 가장 멀리 떨어져 있는 물체는 1977년 NASA에서 태양계를 탐사하기 위해 발사한 무인 탐사선 보이저 1호, 2호다. 지구와 태양 사이의 거리는 1AU이며, 보이저 1호는 지구에서 149AU 떨어져 있는 지점에 있다. 1980년 자연과학을 대중화시키는 데 일생을 바친 천문학자 칼 세이건은, 보이저호가 태양계를 벗어나기 전에 카메라 방향을 돌려 지구를 찍게 하자는 제안을 했고, 10년 뒤 보이저 1호의 지구 촬영이 승인된다. 40AU에서 바라본 지구의 모습은 먼지만큼 아주 작은 점, 창백한 푸른 점으로 찍혔다. 칼 세이건은지구는 우주라는 거대한 극장의 아주 자그마한 무대였음을 증명하고 싶었던 것이다.저 작은 점의 한 부분을 아주 잠시 동안 지배하기 위해 군인과 황제들이 저지른 악랄한 행위들을 생각해 보라는 것이었다. 지금까지 알려진 바로는 지구가 생명을 품은 유일한 곳이다. 가까운 미래에 우리 인류가 이주할 수 있는 곳은 없다. 인간의 자만심이 어리석다는것을 잘 보여주는 것은 멀리서 찍은 이 사진만 한 게 없다고 일갈한다. 티끌만한 이 작은 점은, 우리가 사는 창백한 푸른 점을 보존하고 아껴야 한다는 책임감을 느끼게 한다.


09 먼지 : 공기 속에 퍼지는 인류 멸망의 전조

에어포칼리스란 종말을 의미하는 단어 아포칼립스(Apocalypse)에 공기(Air)을 붙여 만든 단어로써, 현재 전 세계 대기오염이 심각함을 의미한다. 우리 나라의 공기질은 조사 대상 국가 180개 중 173위로 최하위 수준이며, 180위를 기록한 중국에서 날아오는 미세먼지를 정통으로 맞고 있다. 중국의 미세먼지는 한국과 일본에 매년 3만 9백여 명의 조기 사망을 발생시킨다. '초미세먼지'는 코털이나 코점막, 기관지에서 걸러지지 않고 들이마시는 족족 폐에 쌓이고 혈액에도 침투해 몸속 이곳저곳을 돌아다니며 각종 질병을 일으킨다. 가장 걱정되는 것은 암이다. 미국의 <대기 환경> 저널에 따르면 오염된 대기 속에 있는 '여러 고리 방향족 탄화 수소(PAHs)'라는 아주 작은 화합물이 있는데 우리의 DNA에 달라붙어 세포 조절과 복제 과정에 개입하고 돌연변이를 일으켜 정상적으로 기능하던 세포가 암세포로 변이할 수 있다고 한다. 숨만 쉬어도 암에 걸릴 수 있다는 것이다.WHO에서도 이미 미세먼지를 담배와 함께 1급 발암물질로 지정했고 2010년 자료에 따르면 세계적으로 22만 3천여 명이 대기오염으로 인한 폐암으로 사망한다고 한다. 흡연으로 인한 사망자가 600만 명이고, 대기오염으로 인한 사망자는 700만 명이라니 공기가 담배보다 무서운 킬러가 되어버렸다.


10 유전자 : 여자는 왜 남자보다 오래 살까?

영국 뉴캐슬대학의 저명한 생물학자 톰 커크우드가 제시한 '1회용 신체(1회용 체세포) 이론'에 따르면 남성의 대표적인 호르몬테스토스테론은 남자를 남자답게 만들지만 남성호르몬의 분비가 감소하면 수명을 단축시키는 주범으로 지목된다. 남성의 몸은 여성의 몸에 비해 손상된 세포를 치유하는 활동을 소홀히 한다. 자가 치유에 에너지를 덜 사용한다는 것이다. 반면 테스토스테론을 분비하는 고환을 제거한 반려견의 경우 장수하는 모습을 보였다. 우리의 신체는 한정된 에너지를 골고루 신진대사, 번식, 치유 활동에 분배해야 하지만 남자는 치유 활동보다 번식 활동에 더 많은 에너지를 할당한다. 반대로 남성성을 약화시키기 위해 테스토스테론의 분비를 억제했던 조선시대 내시의 81명 평균 수명은 왕이나 양반보다 20년을 더 살았고 그중 3명은 100년을 넘었다. 우리가 죽어야 하는 이유는, 우리 몸의 주인은 우리가 아닌 유전자이기 때문이다. 유전자의 입장에서 우리 몸은 유전자를 운반하는 운반체일 뿐이다. 유전자는 운반체인 생물체에게 성인이 되어 번식할 수 있을 정도의 에너지만 투자해 자식을 여럿 낳을 수 있도록 유도한다.위험성을 낮추고 높은 이득을 취하는 전략이다. 암컷 운반체가 더 오래 사는 이유는, 끝까지 해야 할 미션 완수 때문이다.


11 텔로미어 : 바닷가재가 알려준 장수의 비밀

우리가 늙는 이유는 세포가 노화하기 때문이다. 세포의 핵 속에는 염색체가 있고 양 끝에 텔로미어라는 부분이 있다. 우리 몸속 세포는 끊임없이 분열하며 새로운 세포를 만드는데 세포가 분열할 때마다 텔로미어의 길이가 짧아진다. 너무 짧아져 더는 분열하지 못하게 되면 세포에 노화가 진행되고 수십 년 후 죽음을 맞는다. 따라서 텔로미어의 남은 길이는 개체의 수명을 예측하는 중요한 지표가 된다. 그런데 바닷가재는 텔로미어의 길이를 연장시켜주는 효소 텔로머레이스가 생겨난다. 이 효소는 텔로미어의 길이가 짧아지면 다시 연장시키는 역할을 한다. 바닷가재는 늙지 않고 암컷 기준 평균 54세까지 청춘을 즐기다가 죽는다. 하지만 인간의 정상세포는 텔로머레이스 효소가 발현되지 않아 노화를 멈추는 것은 불가능하지만 텔로미어가 짧아지는 것을 늦추는 방법이 있다. 바로 운동이다. 신체 활동을 많이 할수록 생물학적으로 나이를 덜 먹는다.


12 스트레스 : 스트레스는 나쁘기만 한 것일까?

스트레스를 받을 때 우리 몸은 두 가지로 반응한다. 투쟁 또는 도주 반응이다. 수렵 채집 시대에는 그것이 가능했지만 현대인의 스트레스는 변화해버린 신체만 남았기에 오작동이 몸에 쌓여 질병으로 발전한다. 혈액을 공급하던 심장에 가해진 부담은 고혈압과 심장 질환으로 이어지고 혈중에 높아진 당과 콜레스테롤은 당뇨병과 뇌졸증을 유발한다. 한가로운 현대 사회에서 스트레스는 만병의 주범으로 전락한 것이다. 스트레스를 받으면 코르티솔과 DHEA라는 두 호르몬이 나온다. 코르티솔이 너무 많아지면 신체는 성장을 멈추고 면역 체계가 망가지며 우울감이 증가한다. 하지만 DHEA가 증가하면 신경 퇴화가 억제되고 면역 체계가 활성화되며 우울감이 완화된다.서로 상반된 두 호르몬이 스트레스를 받을 때 같이 분비된다. 스트레스를 받을 때 빨라지는 심장 박동은 다가올 어려움에 맞서 신체를 준비시키는 긍정적인 작용이고, 가빠지는 호흡은 산소를 뇌에 빠르게 보내 어려운 상황에서 뇌가 잘 기능할 수 있도록 해주는 아주 좋은 작용이다. 스트레스가 신체에 이롭다는 것을 깨달으면 우리 몸이 건강에 이로운 방향으로 스트레스 호르몬을 분비한다.


13 시간 : 시간이 흐른다는 환상에 대하여

아인슈타인은 우리가 살고 있는 3차원 공간에 하나의 차원이 더 연결되어 있음을 발견했는데 그것이 바로 시간이다. 우리는 공간과 시간이 합쳐진 시공간에 살고 있다. 2차원에 사는 도형들이 시간이 흘러 변화하는 3차원 사과의 단면만 볼 수 있듯 3차원에 사는 우리는 시간이 흘러 변화하는 4차원의 한 부분밖에 보지 못한다. 그런데 시간은 우리 생각처럼 늘 일정하게 흐르는것이 아니라 계속해서 변화하는 순간순간을 이해하기 위해 우리가 만들어낸 환상이다. 시간은 절대적인 것이 아니라 움직이는 속도에 따라 변화한다. 왜곡된 시공간의 면을 타고 떨어지는 것이 중력이며 시간은 4차원을 구성하는 하나의 차원이다.


14 신 : 신이 지금의 인간을 만든 과정

불과 7만 년 전까지 인간은 지구의 생태계에서 한 종의 동물에 불과했다. 인간이 지구에 행사하는 영향력은 갑자기 세상을 지배하는 동물이 된다. 인간 개개인의 능력은 동물의 세계에서 아주 나약하다. 그럼에도 인간이 세상을 지배하는 존재로 거듭날 수 있었던 것은, 역사학자 유발 하라리의 <사피엔스>에 등장한 '사자인간'에서 그 비밀을 알 수 있다. 호모사피엔스가 동물 역사상 최초로 보이지 않는 환상의 존재를 생각하기 시작했다는 것이다. 보이지 않는 것도 믿을 수 있게 해주는 인지적 진화 과정이 인간을 세상의 지배자로 만들었다는 것이다. 보이지 않는 것을 믿는 이 능력이 중요한 것은 가상의 신을 만들어내기 때문이다. 신의 출현은 혈연으로만 맺어졌던 인간에게 공통의 신 아래 서로 협력할 수 있는 연대감을 형성했고 강력한 대규모의 집단으로 발전한다. 이 차이가 모든 동물들로부터 인간을 분리시킬 수 있었던 결정적인 차이였다.


<이 글은 출판사로부터 도서를 협찬받아 주관적인 견해에 의해 작성했습니다>

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