순응
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1. 개요
순응은 생물이 새로운 환경 변화에 적응하기 위해 생리적, 형태적, 생화학적 변화를 겪는 과정을 의미한다. 이는 주로 동의어로 사용되는 '적응'과 유사한 개념으로, 온도 변화에 대한 세포막 구성 변화, 열충격 단백질 발현, 장기 크기 변화 등 다양한 방식으로 나타난다. 순응 능력은 유기체의 수행 능력을 향상시킨다는 유익한 순응 가설이 제시되었으나, 비용 발생 가능성 등 한계점도 지적된다. 유기체의 순응 능력은 표현형 가소성에 의해 결정되며, 최근 연구는 순응 반응보다는 표현형 가소성의 진화에 초점을 맞추고 있다. 식물은 경화 과정을 통해 저온에, 동물은 양털 생성, 물고기의 수온 적응, 인간의 고지대 적응 등을 통해 환경에 순응한다.
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순응 | |
---|---|
개요 | |
정의 | 새로운 환경 조건에 대한 생물학적 적응 |
관련 용어 | 순화 |
생리학적 적응 | |
온도 변화 | 털갈이 발한 |
고도 변화 | 적혈구 수 증가 폐활량 증가 |
영향 요인 | |
환경 요인 | 온도 습도 고도 빛 |
생물학적 요인 | 종 나이 건강 상태 |
응용 분야 | |
인간 | 고산병 예방, 극한 환경 작업 능력 향상 |
동물 | 사육 환경 적응, 생산성 향상 |
식물 | 새로운 지역 재배, 수확량 증가 |
2. 용어
'순응'과 '적응'(그리고 이에 해당하는 동사 '순응하다'와 '적응하다')는 널리 동의어로 간주되며,[2][3][4][5][6][7] 일반 어휘[2][3][4][5]와 의학 어휘[6][7] 모두에서 그렇다. 동의어 '적응'[4][6]은 덜 일반적으로 사용되며, 더 적은 수의 사전에서 이를 등재하고 있다.
사회화(社會化)는 '인간 상호 작용 과정' 또는 인간이 사회 구성원으로 생활하도록 기성세대에 동화되는 것을 가리킨다. 인간은 아동기인 유아기(생후 12~18개월경)부터 양육자의 바람이나 기대를 인식하고, 간단한 요구와 기대에 부응하는 행동인 순응(compliance)을 비순응(noncompliance)과 구별하여 형성하기 시작한다는 연구 결과가 보고되었다.[27]
3. 순응의 방법
3. 1. 생화학적 변화
온도 변화에 대한 반응으로, 생물은 세포막의 생화학적 조성을 변화시켜 저온에서는 유동성을 높이고, 고온에서는 막 단백질의 수를 늘려 유동성을 낮출 수 있다.[8] 특정 스트레스 요인에 대한 반응으로, 일부 생물은 열충격 단백질을 발현하는데, 이는 분자 샤페론 역할을 하며, 단백질의 단백질 접힘을 안내하여 변성을 줄인다. 고온 또는 저온에 적응한 생물은 비교적 높은 수준의 열충격 단백질을 가지고 있어, 더 극심한 온도에 노출될 때 이러한 단백질을 즉시 사용할 수 있음이 밝혀졌다.
3. 2. 형태적 변화
생물은 새로운 환경에서 기능을 유지하기 위해 형태와 관련된 여러 특성을 변경할 수 있다. 예를 들어, 새들은 신진대사를 증가시키기 위해 종종 장기 크기를 늘린다. 이는 영양 기관이나 열 생산 기관의 질량 증가 형태로 나타날 수 있으며, 가슴 근육이 이에 해당한다(후자는 종 전체에서 더 일관성을 보인다[9]).[10]
4. 순응 이론
순응 능력은 수많은 종에서 기록되었지만, 유기체가 어떻게, 왜 순응하는지에 대한 이해는 아직 부족하다.[11] 순응 연구 초기에는 모든 순응이 유기체의 수행 능력을 향상시킨다는 유익한 순응 가설이 지배적이었다. 그러나 이 가설은 순응과 관련된 비용(환경 조건 감지 및 반응 조절 비용, 가소성에 필요한 구조 생성 비용, 유전적 비용 등)을 고려하지 않는다는 비판을 받았다.[11] [12]
4. 1. 유익한 순응 가설
유익한 순응 가설은 모든 순응이 유기체의 수행 능력을 향상시키는 데 기여한다는 가설이다.[11] 그러나 모든 연구가 순응이 항상 수행 능력을 향상시킨다는 것을 보여주는 것은 아니다(''유익한 순응 가설'' 참조). 유익한 순응 가설에 대한 주요 반론 중 하나는 순응과 관련된 비용이 없다고 가정한다는 것이다.[11]하지만 순응에는 환경 조건을 감지하고 반응을 조절하는 비용, 가소성에 필요한 구조를 생성하는 비용(예: 열 충격 단백질을 발현하는 데 드는 에너지 비용), 유전적 비용(예: 가소성 관련 유전자와 유해 유전자의 연관) 등과 관련된 비용이 있을 수 있다.[12]
이러한 유익한 순응 가설의 단점을 고려하여, 연구자들은 실증적 데이터에 의해 뒷받침되는 이론을 계속해서 찾고 있다.
4. 2. 표현형 가소성
유기체가 순응할 수 있는 정도는 유기체가 특정 형질을 변화시키는 능력인 표현형 가소성에 의해 결정된다. 최근 연구는 순응 반응보다는 표현형 가소성의 진화에 더 크게 초점을 맞추고 있다. 과학자들은 유기체가 순응할 수 있는 능력을 어떻게 진화시켰는지 더 잘 이해하게 되면 순응을 더 잘 이해하게 될 것이라고 믿는다.[12]5. 순응의 예시
동물은 여러 방식으로 순응한다. 양은 춥고 습한 기후에서 매우 두꺼운 양털을 기른다. 물고기는 수온과 수질의 변화에 점진적으로 적응할 수 있다. 애완동물 가게에서 판매되는 열대어는 이 과정이 완료될 때까지 종종 순응 가방에 보관된다.[15]
인간의 경우 더운 환경에 순응하면서 땀과 소변의 염분 함량이 감소하고,[18] 혈장량, 심박수 및 모세혈관 활성화에도 영향을 미친다.[19] 고지대에서는 처음 등반 후 몇 달 또는 몇 년 동안 적응이 계속되며, 적응 없이는 생존할 수 없는 환경에서 생존할 수 있게 해준다. 고지대로 영구적으로 이주하는 인간은 적혈구 수를 증가시켜 혈액의 산소 운반 능력을 높여 낮은 산소 섭취량을 보상함으로써 새로운 환경에 순응한다.[20][21]
5. 1. 식물
단풍나무, 붓꽃, 토마토와 같은 많은 식물은 기온이 며칠에서 몇 주에 걸쳐 밤마다 점차적으로 내려간다면, 영하의 기온을 견딜 수 있다. 같은 기온 저하라도 갑자기 일어난 경우에는 말라 죽을 수 있다.[13] 이 과정은 '''경화(hardening)'''라고 불리며, 수분량 감소와 당 함량 증가를 통해 수액의 융점을 낮추는 등 다양한 변화가 관여한다. 연구에 따르면 며칠 동안 더 높은 온도에 순응한 토마토 식물은 순응하지 않은 식물보다 비교적 높은 온도에서 광합성이 더 효율적이었다.[13]난초속의 ''팔레놉시스''에서 페닐프로파노이드 생합성 효소는 서로 다른 수준의 광합성 광자속에서 식물 순응 과정에서 향상된다.[14]
5. 2. 동물
동물들은 여러 방식으로 순응한다. 양은 춥고 습한 기후에서 매우 두꺼운 양털을 기른다. 물고기는 수온과 수질의 변화에 점진적으로 적응할 수 있다. 애완동물 가게에서 판매되는 열대어는 이 과정이 완료될 때까지 종종 순응 가방에 보관된다.[15] 도마뱀이 따뜻한 온도에 순응하면, 그렇지 않은 도마뱀보다 따뜻한 온도에서 더 빨리 달릴 수 있다는 연구 결과도 있다.[16] 초파리는 더 춥거나 더 따뜻한 온도에서 발달하면, 성충이 되었을 때 각각 추위 또는 열에 대한 내성이 증가하는 발달 가소성을 보인다.[17]5. 2. 1. 인간
인간은 더운 환경에 순응하면서 땀과 소변의 염분 함량이 감소한다.[18] 혈장량, 심박수 및 모세혈관 활성화에도 영향을 미친다.[19]고지대 적응은 처음 등반 후 몇 달 또는 몇 년 동안 계속되며, 궁극적으로 적응 없이는 생존할 수 없는 환경에서 인간이 생존할 수 있게 해준다. 더 높은 고도로 영구적으로 이주하는 인간은 적혈구 수를 증가시켜 혈액의 산소 운반 능력을 높여 낮은 수준의 산소 섭취량을 보상함으로써 자연스럽게 새로운 환경에 순응한다.[20][21]
인간이 시원하거나 온대 환경에서 고온 건조한 사막으로, 혹은 그 반대로 이동하는 경우, 환경 변화에 순응하는 데 최대 7일이 소요된다. 환경 조건의 변화를 상쇄하는 체내의 조정(항상성 참조)이 이루어진다. 순응이 이루어지지 않으면, 열사병, 열경련, 폐렴 등 열과 관련된 질환의 높은 위험에 노출된다. 열에 순응한 인간은 고온에서 더 빠르고 더 많은 땀을 흘리고, 더 낮은 심박수와 더 낮은 피부 온도를 가진다. 순응과 함께, 땀의 염분 함량도 감소한다.[23]
고소 순응은 처음에 해당 고도에 도달한 후 수개월에서 수년의 기간이 소요되며, 최종적으로는 순응이 이루어지지 않으면 사망할 환경에서의 생존이 가능하게 된다. 고지대로 영구적으로 이주하는 인간은 적혈구를 증가시켜 혈액의 산소 운반 능력을 높이고, 지구 대기 중 산소 농도의 낮음을 보완하여 새로운 환경에 자연스럽게 순응한다.[24][25]
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