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현재 지구상 가장 방사선 저항력이 강한 생명체
방사선은 DNA구조를 손상시키며 생명체가 가진 복구 능력을 넘어서는 피폭을 당하면 돌연변이와 암이 발생한다 그만큼 모든 생명체들에게 치명적이며, 때론 기계 장치에까지 영향을 끼친다 인간은 5Gy의 방사선량에도 사망하며, 극한생물의 대명사로 언급되는 곰벌레조차 5000Gy의 방사선량에 노출되면 생명을 보장할 수 없다 ※CT촬영 1회 시 노출량 약 8mGy 하지만 Thermococcus gammatolerans (Tg) 라는 고균은 5000Gy에도 아무 문제 없이 생존이 가능하다 3만 Gy에 노출되어도 생존력이 약간 감소할 뿐 회복하며 견뎌낼 수 있어 현재 가장 방사선에 강한 생명체라는 타이틀을 가지고 있다 이 고균은 2003년 캘리포니아 만 과이마스 분지의 심해 열수구에서 발견되었으며 섭씨 55-95도(최적 88도)의 황(S)을 포함한 절대혐기성 환경에서 자란다 그런 환경이니만큼 고온 고압에도 잘 자라는 미생물이지만 가장 이목을 끄는 것은 상술한 압도적인 DNA 복구력이다 그 이유를 찾기 위해 여러 생명체들이 공통으로 가진 DNA 조절 단백질인 Proliferating cell nuclear antigen(PCNA)를 연구했다 PCNA는 자체적인 DNA조절 기작을 가지지 않지만 다른 DNA합성 및 복구 단백질들의 활동을 조정하는 방식으로 작용한다 Tg유래 PCNA(TgPCNA)(a)는 인간을 포함 다양한 생명체들이 가진 PCNA들과 겹쳐 볼 때 형태가 유사했으나(b), 방사선에 의한 변성이 잘 이루어지지 않았다 연구 결과 타 PCNA보다 TgPCNA에서 방사선 저항력이 강한 아미노산인 아스파르트산과 글루탐산의 구성비율이 높은 반면, 고온에서 산화되기 쉬운 시스테인의 구성비율이 낮았다 물이 방사선에 의해 분해될 때 활성산소종(ROS)이 생성되는데, 이것이 수용성 환경에서 세포손상 원인의 대부분을 차지한다 DNA가 활성산소에 노출되면 8-oxoguanine (GO)과 8-oxodGTP (dGOTP)등의 돌연변이 유발물질이 생성된다 이들을 DNA에서 제거하고 수정하는 역할을 하는 것이 base excision repair (BER) 시스템이다 이 중 GO-DNA 글리코실라제(OGG)는 DNA에서 GO를 제거하는 역할을 하는데 고균이 가진 OGG를 AGOG라고 한다 다른 OGG는 복구를 담당하는 부위가 좁고 특이적이나 Tg의 AGOG는 매우 넓은 범위의 손상을 복구할 수 있다 심해 열수구는 DNA 손상을 유발하는 중금속의 농도도 짙다 이에 Tg는 카드뮴, 코발트, 아연에 대한 높은 저항성을 가지고 있다 미생물이 카드뮴에 노출되면 철 흡수 방해 및 유전물질의 손상이 이루어진다 Tg는 카드뮴 이온이 들어오면 주위 환경에 풍부한 황을 통해 황화 카드뮴으로 만든다 이렇게 황으로 카드뮴을 감싸는 형태로 독성을 감소시키고 상술한 BER 시스템으로 손상부위를 복구한다 그리고 카드뮴에 노출될 시 세포 외 물질유출을 담당하는 유전자 82개 중 11개의 활성이 증가하는 것이 관찰되었다 정확한 기전이 밝혀지진 않았지만 저 유전자들이 카드뮴 유출을 담당한다고 추측된다 하지만 다른 방사선 내성 미생물들과 다른 특징을 가진 것은 여전한 의문점이다 일반적으로 세포의 방사선 저항성은 성장 단계에 따라 차이가 난다 저항성이 강한 생명체라도 세포분열 주기일 때 저항력이 감소하나, Tg는 세포 주기에 상관없이 일정한 저항성을 보였다 또한 호기성 방사선 내성 미생물들은 망간 이온을 이용한 항산화 효소를 사용해 활성산소를 제거하는데, 그에 따라 세포질 내의 Mn/Fe 비가 높게 나타난다 그러나 Tg를 포함한 혐기성 방사선 내성 미생물들은 방사선에 취약한 대장균 등과 비슷한 Mn/Fe비를 가지는데도 강한 저항력을 보인다 이러한 방사선 저항성에 대해선 또다른 의문이 존재한다 분명 이 Tg가 존재하는 곳은 자연방사능이 높은 열수구 근처이고, 고온 또한 DNA 변성 요소이며 각종 중금속들까지 산재한 환경이긴 하나 이 정도까지 철저한 DNA 복구요소가 존재할 필요는 없다는 것이다 열수구의 자연방사선이 강하다곤 하지만 Tg는 측정된 가장 강한 자연방사선량보다 몇 자릿수나 더 저항력이 높다 필요 이상의 기능은 진화압력을 받아 빠르게 사라지게 되는데 여지껏 이어져 온 것이 미스테리라는 것이다우주방사선의 단계까지 가야 어느 정도 상대가 되는 수준이라 소수 의견으로는 외우주 유래 생명체가 아니냐는 가능성 낮은 추측을 하기도 한다(Panspermia설) 이렇듯 아직 많은 궁금증이 남아 있지만, 생태 특성상 고온 고압을 유지해야 하는 등 배양 조건이 까다롭기 때문에 많은 연구가 이루어지지 힘든 상황이다 때문에 미생물의 방사능 저항에 대한 연구는 이보다 박테리아인 Deinococcus radiodurans에 대해 많이 이루어지고 있다 15000Gy까지 버틸 수 있어 Tg에 미치지 못하는 수준이나, 1950년에 발견되어 연구자료도 많이 쌓인 데다 배양 조건도 덜 까다롭기 때문이다 실제로 방사능 저항성을 이용한 오염지역 복구나 자외선차단제 개발, 데이터 저장 및 외계미생물 연구는 이 박테리아 위주로 진행되고 있다 그럼에도 Tg에 대한 연구는 계속되고 있는데, 비단 가장 저항력이 강하다는 것 뿐 아니라 고균의 특성상 인간과 유전적 거리가 가까워 높은 호환성을 지닌다는 장점이 있기에 느리지만 지속적인 연구가 이루지고 있다 Franck, C., Stéphane, G., Julien, C., Virginie, G., Martine, G., Norbert, G., Fabrice, C., Didier, F., Josef, S. M., & Bertrand, C. (2022). Structural and functional determinants of the archaeal 8-oxoguanine-DNA glycosylase AGOG for DNA damage recognition and processing. Nucleic acids research, 50(19), 11072–11092. Venancio-Landeros, A. A., Rudiño-Piñera, E., & Cardona-Félix, C. S. (2016). Cloning, recombinant production and crystallographic structure of Proliferating Cell Nuclear Antigen from radioresistant archaeon Thermococcus gammatolerans. Biochemistry and biophysics reports, 8, 200–206. Zivanovic, Y., Armengaud, J., Lagorce, A., Leplat, C., Guérin, P., Dutertre, M., Anthouard, V., Forterre, P., Wincker, P., & Confalonieri, F. (2009). Genome analysis and genome-wide proteomics of Thermococcus gammatolerans, the most radioresistant organism known amongst the Archaea. Genome biology, 10(6), R70. Webb, K. M., & DiRuggiero, J. (2012). Role of Mn2+ and compatible solutes in the radiation resistance of thermophilic bacteria and archaea. Archaea (Vancouver, B.C.), 2012, 845756. Marín-Tovar, Y., Serrano-Posada, H., Díaz-Vilchis, A., & Rudiño-Piñera, E. (2022). PCNA from Thermococcus gammatolerans: A protein involved in chromosomal DNA metabolism intrinsically resistant at high levels of ionizing radiation. Proteins, 90(9), 1684–1698. Lagorce, A., Fourçans, A., Dutertre, M., Bouyssiere, B., Zivanovic, Y., & Confalonieri, F. (2012). Genome-wide tranional response of the archaeon Thermococcus gammatolerans to cadmium. PloS one, 7(7), e41935. Daly M. J. (2012). Death by protein damage in irradiated cells. DNA repair, 11(1), 12–21. Vaidyanathan G. (2017). Science and Culture: Could a bacterium successfully shepherd a message through the apocalypse?. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114(9), 2094–2095.
작성자 : ㅇㅇ고정닉
야간에 동네 뒷산 백패킹 왔어요
안녕하세요, 주말부터 추워진다해서 얼른 뒷산이라도 가볼까싶어 짐을 쌌어요 넘 많이 싼것 같아 다시 필요없는것들을 뺐어요 물, 도시락 합쳐 5킬로 초반. 출발해보아요 뒷산 갈땐 안가져가는 스틱도 하나 챙겼어요 초입부터 이미 어둑어둑, 여섯시 넘은 시간이라 벌써 달이 떴네요 수락산 보루는 웃자라있던 풀들을 전부 베었더라구요 불암산? 쪽 전망 북한산 백운대 쪽으로 해가 지고 있어요 이미 해가 모두 졌어도 타운 근처라 라이트는 필요 없었어요 귀임봉에서 내려다본 노원 야경. 좀 더 올라 오늘 박지로 가보아요 늘 가던 박지에 도착했어요. 이젠 이쯤와도 거의 지치지않아서 다른 곳을 찾아봐야겠어요. 텐트를 쳐야할 시간이 왔어요 우선 긴 셔츠와 텐트부터 꺼내요 이젠 짐도 꺼내는 것의 역순으로 잘 싸서 헤메지 않아 좋았답니다. 사실 등산 스틱을 가져온건 다른 이유가 아니라 한동안 사용하지 않았던 비자립 텐트를 데크위에 쳐보기 위해서에요 트인 흙바닥에서는 피칭이 그리 까다롭지 않았는데 데크위는 어떨지 궁금했답니다 시작부터 난감... 최소 가이라인 공간 확보로 인한 점유 면적이 예상보다 훨씬 크네요 늘치던 코너 안쪽은 자립형 폭 1미터 텐트는 쏙 들어갔는데 란샨은 어림도 없어 보여요 아예 한가운데 치면 어떨까 싶어 빼보았지만 넉넉히 자리를 차지해버리면 데크를 독차지 해야될것같아 망설여졌어요 일단 원래치던 구석에 시도라도 해보자 싶어 일단 오징어팩? 으로 시작해보아요 코너에 어찌저찌 들어가긴하네요 폴을 세우니 전실 공간을 잊고있어 벤치에 걸려버렸어요 패킹무게는 가장 가볍고 크기도 작지만 차지하는 공간이 엄청나네요. 자립형 텐트의 최소 두배 공간은 필요해 보였어요 만월의 밤, 기괴한 모습의 텐트가 완성되었어요. 창피해서 그냥 정리해 다시 집에갈까도 싶었답니다 그래도 일단 왔으니 못생긴 텐풍부터 한장, 피칭하는 시간이 오래걸려 배가 고파졌어요. 요즘 손소독제 대신 사용하는 알콜스왑으로 손닦고, 늘먹던 국밥용 건미역, 건표고를 뜨거운물에 불려요 그 사이 매트랑 침낭 준비, 잠자리 준비가 끝나면 쿠스쿠스 붓고 3분 더 불려서 마지막에 미소 된장 넣고 식사했어요 여름 끝물의 모기가 아주 많았어요. 다들 비실거리고 기운이 없더라구요 텐트 조금 더 정리했지만 역시나 예뻐지지 않네요 ㅠㅠ 하지만 뒷쪽을 당겨둔 탓에 못생기긴 했어도 실내 공간이 훨씬 넉넉해졌어요 확실히 데크위는 이런 자립형 텐트가 가장 컴팩트하게 잘 맞는거같아요 한국의 근교 백패킹 인프라등을 생각해보면 역시나 공격형인가, 하는 생각이 들었답니다. 끝까지 읽어주셔서 감사해요! 좋은 밤 되세요!! - dc official App
작성자 : 노원맛대감고정닉
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