[생물학] 생물종과 진화

목차

1. 생물종이란 무엇인가?
2. 생식적 격리에 의한 종의 구분
3. 지리적 격리에 의한 종의 구분
4. 진화론의 종 분화에 대한 이론 : 점진적 진화설과 단속평형설
5. 신다윈 주의로 설명될 수 있는 종의 변화에 대하여

본문내용

만 종의 현존하는 생물이 진화했다면 중간 화석이 수없이 많이 발굴되었어야 할 터인데, 중간 화석이 결여되어 있다는 사실은 화석을 단순히 진화의 증거로 간주하기에는 문제점이 있음을 드러내고 있다.
2) 단백질 서열 비교 연구
생화학의 발전으로 단백질 내에 있는 아미노산으 서열을 밝히는 것이 가능하게 되었다. 비슷한 기능을 지니는 단백질들의 아미노산 서열이 서로 다른 종에서 얼마나 유사한지를 관찰하는 시도가 있었다. 즉 인간의 헤모글로빈과 말의 헤모글로빈으 아미노산 서열을 비교 관찰하는 것이다. 결과는 146개의 아미노산 중에서 129개의 위치에서 동일하다는 것이었다. 원숭이, 닭, 개구리 그리고 다른 종의 헤모글로빈을 구할 수 있게 되면서 그 서열을 인간 헤모글로빈과 비교해볼 수 있었다. 원숭이 헤모글로빈은 다섯 군데 차이가 있고 닭은 스물 여섯 군데 그리고 개구리는 마흔 여섯 군데 차이가 있다. 이러한 유사성은 지극히 시사적이었다. 많은 연구자들은, 이러한 유사서열은 결국 이들이 공통조상의 후손이라는 사실을 강력하게 뒷받침한다고 결론을 내렸다. 대체적으로 가까운 종(예를 들어 사람과 침팬지, 또는 오리와 닭) 사이의 유사 단백질은 서열상 꽤 유사하고, 관계가 먼 종(예를 들어 스컹크와 스컹크 양배추) 사이에서는 유사성이 없다. 사실 어떤 단백질의 경우 서열이 유사 정도를 다양한 종들이 공통조상으로부터 갈라져 나온 후 경과한 시간과 연관시킬 수 있고, 실제로 잘 연관된다.
이상의 사항은 서열연구가 어떻게 진화의 증거로 인용 되는지에 대한 설명이지만 서열 연구의 이면을 살펴보는 것도 흥미있는 일이다. 단백질 서열 비교 연구에서 종간에서 변화하고 있는 아미노산은 대부분 해당 단백질의 기능에 크게 관련이 없는 것들이다. 효소작용을 하는 단백질은 그 해당 기질만이 특이적으로 부착할 수 있는 자리를 만들어 주어야 하는 특정 아미노산과 기질의 반응을 유도할 촉매작용을 할 수 있게 하는 아미노산을 가지고 있다. 이 특정 아미노산의 종류와 위치는 각 효소별로 특이하며 그들 아미노산이 변화할 때 효소는 기능을 상실하게 되어있다. 그러므로 기능을 갖춘 단백질을 가지고 있는 한 변화 할 수 없는 부분이 존재하는 것이다. 이러한 변화불가능한 부분은 그 기능을 대변한다고도 볼 수 있다. 이러한 관점에서 볼 때 헤모글로빈의 경우 개구리와 사람간에 변화하지 않는 부분은 146개 중 100개에 이르렀다.
서열비교는 A라는 기능을 갖추는 종이 출현한 이상 같은 기능을 갖는 단백질이 다른 종에서 완전히 다른 방법으로 새롭게 만들어 지는 것은 아니라는 것을 보여준다. 그러나 새로운 기능을 가지는 새로운 단백질이 한 종에서 맨 처음 도입될 때 과연 그 단백질을 만드는 유전자는 점진적인 방법에 의해 도입 될 수 있었을 것인가? 헤모글로빈의 경우 변화하지 않는 아미노산이 100개나 되었는데 이렇게 상당수에 이르는 아미노산이 모인 단백질이 우연히 점진적으로 도입되었다는 것은 의문이 아닐 수 없다.
서열비교는 자손의 계열을 추정하는데 유용하며 그 자체로서도 중요한 연구이다. 그러나 서열비교의 결과가 말하자면 양서류가 포유류로 점진적으로 진화한 증거라고 말하는 것에는 무리가 있다. 비유적으로 말하자면 타자기와 컴퓨터의 자판은 거의 유사하다. 이 두 자판은 서로 같은 기능을 가지므로 당연히 공유해야 할 부분들이 있어야 한다. 또 기능을 발휘하기 위해서는 A부터 Z까지 모든 알파벳 철자를 고루 가져야 한다. 그러나 컴퓨터가 가지는 타자기 이상의 기능들에 대해 타자기가 우연히 점진적으로 발달해 소유하게 된 것이라고 말한다면 온당하지 않을 것이다.
3) 생물지리학
다윈은 생물종이 지리적으로 분포되어 있는 양상을 보고 모든 개체가 동일한 공통 조상으로부터 유래하였을 것이라고 생각하였다. 갈라파고스섬은 멀리 떨어져 있는 다른 열대 지역과 자연 환경이 비슷하지만, 이곳에 사는 생물들은 기후나 환경은 달라도 지리적으로 가까운 남미 대륙의 생물과 더 비슷하였다. 이를 근거로 다윈은 갈라파고스섬에 있는 생물들은 남미 대륙에서 이주하여온 생물들이 진화하여 현재의 상태로 존재하는 것으로 추론하였다.
4) 발생학적 증거
1866년에 헤켈(Haeckel)은 "개체 발생은 계통 발생을 반복한다"라는 발생 반복설을 주장하였다. 헤켈은 고등 동물의 발생 과정에 하등 동물의 발생 과정과 유사한 특징이 있다는 점에 착안하여 반복설을 내세웠다. 이 반복설은 고등 동물의 발생과정이 하등 동물의 발생 과정을 반복한다는 뜻이 아니고, 유사한 발생 과정이 여러 종류의 동물에서 나타난다는 뜻이다. 이러한 발생 반복설도 생물이 공동 조상으로부터 진화했다는 근거로 생각되고 있다.(아래 그림은 헤켈의 배아 발생 비교도이다)
그러나 1998년 헤켈이 발생 반복설을 주장하기 위해 제시한 발생 초기 단계의 배아의 그림이 잘못되었다는 사실이 리차드슨에 의해 사이언스지(Science Vol. 279, 27 February)에 발표되었다. 그의 논문에 따르면 실제 발생과정 진행율이 헤켈이 그린 그림과 다르며, 발생초기단계도 아니라고 말하며, 유사성 강조 위해 배의 특징을 추가·삭제하였다는 것이다.
5) 비교 해부학상의 증거
현존하는 생물의 해부학적인 특징을 비교해 보면 기본적인 형태와 기능은 다르지만 발생학적 기원이 같은 기관이 있다. 예를 들면, 사람의 손, 개의 앞다리, 새의 날개, 고래의 지느러미인데, 이들 기관을 상동 기관이라고 한다. 진화론자들은 이와 같은 상동 기관의 존재를 한 종류의 동물에서 다른 동물로 진화했다는 근거로 해석한다. 또한 새의 날개와 곤충의 날개에서와 같이 형태와 기능은 비슷하지만 발생의 기원은 전혀 다른 경우를 불 수 있는데. 이와 같은 기관을 상사 기관이라고 한다.
6) 결론
지금까지 살펴본 진화론의 근거에 대한 특징을 종합해 보면, "점진적인 차이"이다. 즉, 지질 연대에 따라 배열된 화석의 특징과 현존하는 생물의 형태적, 발생학적 및 생화학적 특징으로부터 찾아볼 수 있는 공통점은 하등 동물에서 고등 동물에 이르는 점진적인 차이라는 것이다. 진화론자들은 바로 이러한 차이를 점진적인 변화로 해석하여 진화론의 근거로 삼고 있다.

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진화,   생물종,   생물,   생물학,   진화론