진화생물학
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진화생물학 (進化生物學)은 문자 그대로 지구상의 생물의 진화를 연구하는 학문으로서, 찰스 다윈의 진화론의 영향으로 현대 생물학에서 빼놓을 수 없는 분과이다. 다윈의 진화론에 따르면 생물의 진화란 생물의 발전 과정을 뜻하며, 이 발전 과정을 더듬어 보는 일은 우선 생물이 무엇에서 발생하였는가를 밝히는 데에서부터 시작하여야 할 것이다.
지구의 탄생시기를 천문학에서는 약 46억년 전으로 추정하고 있다. 지구가 탄생한 후 언제 생물체가 지구상에 나타났는지에 관해서는 정확히 말할 수 없지만, 지질학자의 지층분석과 (→ 지질학 시대구분표) 생물학자들의 화석연구에 따르면 약 35억년 전에 최초로 생명체의 발생을 가능하게 하는 어떤 변화가 지구상에 있었을 것이고 한다. 물론 이 어떤 변화란 매우 불가사의한 것으로서 실험적으로 증명할 수 있는 것은 아니다. 이에 관한 여러가지 가설가운데 아마 오파린 가설이 학계에 주목 받고있다.
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[편집] 생물 진화의 설명
진화evolution는, 생명의 변화를 말한다. 과거와 현재의 생명체가 어떻게 다른가를 설명하고 왜 달라졌는가를 설명하는 분야가 진화론이라고 할 수 있다.
진화에 대한 이해을 위해서는 다음과 같은 핵심적인 내용을 먼저 짚고 넘어갈 필요가 있다.
1. 진화는 발전이 아니다 : 생물이 진화했다evolve는 것은, 생물이 이전보다 나아졌다는 뜻이 아니다. [생물이 지금까지 자손을 남겼다 + 과거의 조상과는 달라졌다]라고 봐야 한다. 이 과정에서 기능의 추가는 물론 삭제도 일어나며, 복잡해지는 과정도 있으나 간단해지는 과정도 존재한다.
2. 종 개념을 명확히 한다 : 우리가 말하는 분류학 상의 종species개념은, 상식적으로 우리가 생물을 나누는 기준과는 다른 개념이며, 이 개념 또한 상당히 불분명하다는 것을 기억해둔다. 과거 종을 나누는 기준은 외부 형태가 일반적이었으나, 현재는 유전자를 기반으로 분류하고 있다. 사자와 호랑이는 명백히 다른 종이나 서로간에 (생식능력이 없는) 새끼를 낳을 수 있고, 세인트버나드와 치와와는 같은 종이지만 서로간에 새끼를 낳을 수 없다.
3. 자연선택 : 자연선택은 '자손을 얼마나 남기느냐'에 따라 결정된다. '적자 생존'이니 '약육 강식'이니 하는 말들은 자연선택과 별로 관계가 없다.
4. 시간 : 진화는 시간이 지남에 따라 일어나는 현상이며, 이 '시간'개념은 인간이 이해하기에는 적절하지 못한 단위가 대부분이다. 5만년은 일반적으로 진화 또는 지질변이에서 '대단히 빠른' 시간단위가 될 수 있으며, 그럼에도 불구하고 사람이란 종이 겪는 5만년과 한 사람의 뱃속에서 살아가는 대장균에게 숙주의 일생은 진화라는 관점에서 거의 동일한 기간이 될 수 있다.
5. 집단 : 진화는 개체 수준에서 일어나는 것이 아닌, 종 집단 수준에서 세대를 이어가며 일어나는 현상이다. 개체는 사라질 수 있으나, 유전자의 변이는 집단 속에 남게 된다.
6. 인류와 대장균은 같은 수준의 진화적 산물이다 : 대장균보다 발전한 것이 인류가 아니며, 다른 생명보다 우월한 생명이란 개념은 의미가 없다. 계통도에서 상위와 하위는 존재하지 않으며, 분류상 복잡하고 간단한 것은 있으나 복잡한 것이 단순한 것보다 나은 것도 아니고 그 반대도 아니다.
진화에 대한 의문은 필연적으로 '최초의 생물'에 대한 질문으로 귀결된다. 크게 다음 두가지 주제로 나누어볼 수 있다.
- 어떻게 분자들이 합성되었는가
- 분자에서 원시 생명체가 형성되는 과정
생명체가 형성된 다음을 설명할 때도 두개의 큰 장애물이 존재한다.
- 간단한 원시생명체에서 다양한 구조를 가진 복잡한 세포생명체가 형성되는 과정
- 단세포 생물에서 다세포 생물이 생겨나는 과정
일반적으로, 생물의 진화과정은 다음과 같이 설명된다.
- 다양한 유전적 변이가 유전자 집단 내에 축적된다. - 환경의 변화로 인한 압력이 가해지는 과정에서, 유전적 변이에 의한 집단 내의 선택이 이루어진다. - 긴 시간동안의 선택 결과, 유전자 집단 내의 유전적 변이가 원래 집단과 구분할 수 있을 정도로 뚜렷하게 달라진다.
이 과정은 일반적으로 동일한 시간 단위 안에서 이루어지지는 않으며, 급격한 외부 요인은 진화를 가속한다는 것이 화석을 통해 알려져 있다. (캄브리아 기 생물 대폭발cambrian explosion, 페름기 및 백악기 대멸종 등)
[편집] 진화를 이해하기 위한 개념 설명
자연 선택
다양한 유전자를 갖고 있는 유전자 집단에서는 특정한 환경 아래에서 유리한 유전자와 그렇지 않은 유전자가 있을 수 있다. 만일 '유리한 유전자'가 그 유전자를 가진 개체의 생존 및 번식능력에 영향을 줄 수 있다면, 다음 세대의 유전자 집단에는 '유리한 유전자'의 수가 더 많아질 것이다. 이때 '유리한 유전자'가 '자연 선택natural selection'되었다고 말할 수 있다. 이때 '유리한 유전자'란, 단순히 자손을 많이 남기는 데 유리한가 그렇지 않은가에 따라 결정된다. 비록 개체에는 해를 끼치는 유전자일지라도 자손을 남기는 데 유리하다면 그것은 자연 선택에 유리한 유전자이다. 이 개념은 멘델의 우열 개념과 함께 자주 오용되어왔으므로 이해할 때 주의해야 한다.
돌연변이
유전자는 바뀔 수 있다. 이미 알려진 바와 같이 방사선, 화학물질, 단순한 복사과정의 실수 등에 의해 유전자가 바뀔 수 있으며, 이러한 유전적 변이는 외부의 압력 - 선택압 - 이 가해지지 않는 한 유전자 집단 안에 계속 축적된다. 돌연변이는 해로울 수 있으며, 생명체는 이러한 돌연변이로부터 자신을 보호하기 위해 다양한 세포 내 복구장치 및 발생 과정에서의 안전장치를 마련하고는 있으나, 확률적인 문제로 돌연변이는 계속 축적된다.
종의 분화
돌연변이로 축적되는 유전자 집단 내의 유전적 다양성은 자연선택의 도움으로 세대가 지날수록 앞 세대와는 다르게 바뀐다. 또한 이러한 유전자 집단은 여러 요인으로 인해 서로 섞이지 못할 수 있으며 이런 경우 한 유전자 집단과 다른 유전자 집단 안의 유전적 변이는 서로 다른 방향으로 가게 될 가능성이 높다. 서로 다른 선택압이 가해진 두 유전자집단은 충분한 시간이 흐른 후 다시 유전적으로 섞일 수 없게 되며, 이렇게 된 경우를 '종의 분화'라고 표현한다.
종의 연속성
DNA를 이용한 진화의 연구
[편집] 다윈 이전의 진화설
라마르크의 용-불용설
[편집] 다윈의 진화설
[편집] 현대 진화설
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