동물의 기원과 진화

동물의 기원과 진화

동물들은 어떤 조상에서 어떻게 진화되었는가? 우리는 모른다. 이 사건은 선캄브리아기에 일어났는데, 우리에게 단서를 제공할 만한 화석이 발견되지 않고 있다. 아마 동물들은 진핵 원생생물들로부터 진화했을 것으로 생각된다. 그럴듯한 기작은 볼복스가 군체를 이루는 녹조류와 연관이 있어 보이는 것과 마찬가지로 다세포생물(동물의 검증)은 세포들이 군체를 이루어서 진화했다는 것이다. 군체내에서 특수한 세포들이 발생되어 상호의존적인 부위들이 생기고 군체와 다세포로 된 개체 사이에 경계가 교차되었을 것으로 생각된다. 해면동물들이 단세포생물들의 편모를 닮은 동정세포(collar cell)를 가지고 있다는 사실은 해면동물들이 이런 식으로 진화하였다는 것을 암시해 준다. 다른 동물들은 어떠한가? 그들 역시 군체성 원생동물들로부터 진화했을지도 모르지만, 어느 것 (섬모충류)으로부터인지는 아직도 불가사의 한 채로 남아 있다.

마찬가지로 현재 존재하는 거의 30여개의 문으로 된 동물들 사이의 진화적 유연관계를 해독한다는 것은 매우 어려운 것으로 알려졌다. 18S rRNA의 염기서열분석이 대부분 문의 대표종을 대상으로 수행되어 왔지만, 만들어진 가계도는 명확한 유연관계를 보여주지 못하고 있다. 그것 자체는 지구상에 존재하는 매우 다양한 동물들이 일찍이 선캄브리아기에 만들어졌다는 확신을 주기 때문에 흥미롭다. 그리고 오늘날 각각의 문은 길고 독립적인 역사를 가지고 있다. 18S rRNA 서열에 관한 데이터는 연체동물과 환형동물이 트로코포라 유생의 시기를 거친다는 점을 생각할 때, 그들은 유연관계가 매우 깊다고 시사한다. 유사하게도 18S rRNA 서열은 극피동물과 척색동물 간에 비교적 유연관계가 깊다는 것을 제시한다.

사실 극피동물은 다른 많은 특징들을 척색동물과 공유하고 있다. 이들은 특히 발생과정에서 뚜렷하다. 극피동물과 척색동물에서 낭배형성은 성체의 항문이 될 배의 부분으로부터 시작된다. 두 번째 개구부는 후에 발생되어 입으로 된다. 그러나 완전한 소화관을 갖는 다른 동물문에서는 낭배형성은 궁극적으로 입이 되는, 즉 입이 될 개구부가 처음에 발생되는 끝에서 시작된다.

이것은 이 두 가지 군을 구별하는 몇 가지 특성 중에 오직 하나이긴 하지만, 두 군을 구별하는 데 이용되는 이름을 위하여 기초가 된다는 것은 근본적으로 매우 중요하다. 척색동물과 극피동물은 모두 후구동물(deuterostomia) “이차 입에 속하는 반면 다른 문들은 선구동물(protostomia) “일차 입에 속한다. 다른 많은 특징들이 선구동물과 후구동물을 구별해 준다. 척색동물들의 알이 발생할 때에 난할구는 서로 수직이나 평행하게 규칙적인 면으로 생긴다. 그러나 우리가 논의한(난할의 방법이 특별한 절지동물들과처럼 예외가 있긴 하지만) 다른 모든 동물에서는 난할이 점진적으로 한쪽으로 치우쳐서 일어나며, 따라서 나선(螺旋割, spiral cleavage)이 나타난다.

극피동물과 척색동물의 알에서 첫번째 난할에 의하여 생긴 할구들은 그들이 서로 분리된다면 완전한 배로 발생될 수 있다. 이와 같은 이유 때문에 일란성 쌍생아는 두 그룹에서 모두 생성될 수 있다. 다른 한편 선구동물의 난할은 그들의 잠재성의 일부를 상실한 세포들로 된다. 그래서 일란성 쌍생아가 생길 수 없다. 후구동물과 선구동물은 체강을 가지고 있지만 형성되는 방법이 다르다. 환형동물, 절지동물과 연체동물에서는 체강이 배내에서 생기는 중배엽성 세포덩어리가 분리되어 생긴다. 극피동물과 척색동물의 체강은 낭배기 동안 장으로부터 밀어내는 얇은 한 층의 세포들내에서 발생된다. 이러한 모든 사실들은 극피동물이 무척색동물 중에서 우리와 가장 가깝다고 제안하게 된다. 방사상칭동물들은 사촌 같지는 않지만 우리는 극피동물의 유충이 척색동물처럼 좌우상칭이라는 것을 기억해야 한다. 

 

극피동물 성체의 방사상칭인 것은 고착생활을 하기 위한 또는 기껏해야 느린 생활양식에 2차적으로 적응하기 위한 것일 것이다. 어떤 무척추동물이 우리 척추동물과 가까운가에 대하여 말하기는 곤란하다. 창고기류는 어류와 조금은 비슷하다. (그리고 가끔 척추동물로 분류되어 왔다). 창고기류의 18S rRNA의 서열은 피낭류보다 사람에 다소 더 가깝다. 피낭류의 성체를 보면 그것을 확신시켜 준다. 그러나 유영하는 좌우상칭 유생은 척추동물이 진화하는 데 출발점으로 작용한 것으로 생각되는 아가미 열, 등쪽 관상의 신경계, 전체 길이를 따라 달리는 하나의 척색을 가진 꼬리와 같은 체형을 가지고 있다. 그들의 수영능력은 그들의 부모들이 가지고 있지 않은 선별적 이익을 제공할 수 있었다. 그러나 이들은 이러한 이점을 극대화하기 위하여 유생으로서 유성생식할 능력을 발전시켜야만 할 것이다. 이것은 생각하는 것만큼 그렇게 많은 문제는 아니다. 미성숙형이 그들 종의 다른 형태를 갖는 성체로 되지 못하고 생식기관으로 되는 많은 선례가 있다. 예를 들어 흔한 호랑이도롱뇽은 아가미 호흡을 하는 유생의 단계에서 공기호흡을 하는 성체로 변태하지 못한다. 그러나 소위 액소로틀(axolotl)은 생식기관을 발생시켜 유생으로 발생한다. 그들의 기원이 아직 신비에 싸여 있기는 하지만 척추동물은 척색동물 중에서 가장 성공한 그룹이다. 

 

 

동물이란 (1) 엽록체(엽록소)를 가지고 있지 않고, (2) 이동을 할 수 있거나 적어도 근수축에 의하여 몸의 일부를 움직일 수 있으며, (3) 다세포로 된 생물이다. 동물은 30~35개의 문으로 분류된다. 이들 중 연체동물, 절지동물, 그리고 척색동물은 동물계를 지배한다. 동물의 진화적 기원은 알려지지 않았다. 그리고 다양한 동물문들간의 유연관계는 불분명하다. 해면동물(측생동물)은 어떤 다른 문과도 유연관계가 가깝지 않은 것 같다. 나머지 문들은 두 가지 주요한 범주로 나눈다. 후구동물(극피동물과 척색동물)과 선구동물(나머지 모든 동물들). 후구동물과 선구동물은 여러가지 기본적인 체제가 다르다. (1) 배발생시의 난할방식, (2) 초기 난할시에 생성되는 세포들의 발생학적 잠재성, (3) 낭배발생의 자리, (4) 체강발생양식. 척색동물문은 무척추동물아문과 척추동물아문으로 나눈다.