종의 기원

종의 기원

 

진화사상에는 두 과정이 관계되는데 적응과 종분화가 바로 그것이다. 지금까지 이 장에서 우리의 화제는 적응이었다. 즉 개체군이 어떻게 환경의 변화에 그들의 유전자형과 표현형에 변화를 주어 대응하는가 하는 것이었다. 이제 우리는 어떻게 신종이 생겨나는가 하는 것을 살펴볼 것이다. 지구상에 최초의 생명체가 단지 한번만 생겨났다고 가정한다면, 170만종 이상의 종들은 이들의 공통조상으로부터 파생되었을 것이다. 그래서 진화론은 생물이 환경에 어떻게 적응했느냐 하는 것뿐만 아니라 신종이 어떻게 출현했느냐 하는 것까지 우리에게 이야기해 준다.

 

 

종이란 무엇인가

진화 생물학자인 Ernst Mayr는 종이란 실제로 또는 잠재적으로 상호 교잡되는 자연 집단으로서 다른 개체군과는 교잡할 기회가 있어도 교잡하지 않는 그러한 집단이라고 정의하고 있다. 여기에 약간 보충한다면 종간에 희귀하게나마 교잡이 일어난다 하더라도 그자손은 새끼를 낳을 수 없거나 또는 효과적으로 생식하지 못한다. 말과 당나귀가 교잡은 할 수 있으나 여기에 나온 노새는 생식불능이다.

진화적 변화와 종형성의 과정은 연관되어져 있다. 한 개체군의 유전자 풀내에서 일어나는 변화는 상당 기간에 걸쳐 축적되어야 비로소 이른바 신종을 형성했다고 할 시점에 도달하게 된다. 그러나 여기서는 순전히 마구잡이식의 판단이 관여되고 있다. 과연 누가 바로 어느 때 한 종이 다른 종으로 옮겨갔다고 말할 수 있겠는가? 설사 과거에 살았던 조상 생물을 부활시켜서 현재 살아 있는 후손과 잘 교잡시킬 수 있다 하더라도 여전히 의문은 풀리지 않는다. 현재 살아 있는 종 하나하나를 시간적으로 거슬러 올라갈 때 이것은 연속성으로 이어지는데, 이것을 서로 다른 종으로 끊는다면 실제 사용에는 편리할지 모르나 완전히 무모한 행동일 뿐이다. 그러나 진화가 단일 계통상에서 일어나는 점차적인 변화로 생긴 것만은 아니다. 여러가지 화석을 조사한 바에 의하면 지구상에 존재하는 생물의 종수가 크게 증가되어 왔음을 말해 주고 있다. 현재에 살고 있는 종들은 공통조상에서 갈라져 나왔고 궁극적으로 최초의 생명체인 단일 종에서부터 시작되었다고 우리는 믿고 있다. 그렇다면 종분화, 즉 소수로부터 많은 종이 형성되는 과정에 대해서 진화론이 말해 줄 수 있는 것은 무엇일까?

 

 

종분화에 있어서 격리의 역할

종분화가 일어나려면 같은 종의 소개체군간에 어떤 형태의 지리적 격리가 있어야 한다. 그럼으로써만 자연선택이나 혹은 유전적 부동으로 말미암아 어버이 대의 유전자 빈도에서 벗어나는 결정적인 이동 현상이 일어날 수 있기 때문이다. 생물체의 여러 가지 아종이 같은 장소에서 거의 살지 않는다는 것은 우연이 아니다. 이런 분포를 이소적(異所的, allopatric)이라고 한다. 미국산 노랑땅방울새(Geothlypis trichas) 7 아종이 한 장소에 모여서 서로 교잡이 이루어진다면 곧 단일 표현형으로 흡수되고 말 것이다. 다시 말해서 격리된 상태에서만 서로 다른 유전적 차이가 그대로 다져질 수 있다.

 

Darwin의 방울새

아마도 Darwin의 방울새처럼 종분화의 많은 단서를 제공하는 것은 없는 것 같다. Darwin은 26살의 젊은 나이로 에쿠아도르 해안의 군도인 갈라파고스 제도를 방문했다. 비록 바다새들이 태평양의 다른 곳에서도 발견되지만 Darwin은 세계의 다른 곳에서는 알려지지 않은 새들이 육지의 전역에 분포하고 있는 것을 발견하였다. 일부 종들은(13여종) 매우 비슷했으나 다른 종들은 그렇지 않았다. 어떤 종은 크기가 일정한 열매를 먹도록 짤막한 부리를 가지고 있으며 다른 종들은 곤충을 잡아먹도록 적응되어 있었다. 한 종은 딱다구리와 같은 부리를 갖고 실제로 나무에 구멍을 내는 데 사용하지만 진짜 딱다구리가 나무에서 곤충을 잡는 데 사용하는 혀는 갖고 있지 않고 그 대신에 선인장 가시를 부리로 잡고 곤충을 끄집어내는데 이용한다. 설사 한 종이 다소 휘파람새같이 보일지라도 알, 둥지, 그리고 구애 행동은 다른 모든 방울새와 같다. Darwin 대로부터 이 새들은 진화를 공부하는 사람들을 사로잡았다. 이는 중앙이나 남부 아메리카로부터 갈라파고스로 이주한 단일 종이 단지 몇백 년만에 어떻게 13종을 형성할 수 있었는지를 보여주는 사례 연구가 되고 있다.

Darwin 의 방울새의 조상이 갈라파고스 제도에 도착했을 때 이들은 수많은 생태적 기회(ecological opportunity)를 갖고 있었다. 소수의 파충류와 육식 조류 그리고 포유류가 없어서 포식(捕食)은 실질적으로 존재하지 않았을 것이다. 기껏해야 소수의 명금(鳴禽)이 서식하고 있어서 종간 경쟁은 최소화되었을 것임이 틀림없다. 실제로 그런 상황에서만 휘파람새와 딱다구리 같은 방울새들이 진화할 수 있었다. 만일 진짜 휘파람새나 딱다구리가 존재했다면, Darwin의 방울새들의 경쟁이 일어나고 그들의 서식처를 효과적으로 침투하지 못했을 것이다.

경쟁자나 포식자가 없어서 조상새에게 선택압이 완화되었다는 사실뿐만 아니라 여러섬에 어느 정도 격리되어 있는 상태 또한 섬마다의 특이한 아종을 형성하도록 도운 것이다. 이들로부터 오늘의 13종이 생겨났으며 더욱이 이번에는 현재의 이 새들의 많은 종들이 여러 섬에 서로 격리되어 서로 다른 아종들로 분화되어 있다.

 

갈라파고스 제도의 북동쪽 500마일 거리에 있는 Cocos섬에 사는 Darwin의 열네 번째 방울새인 단일 종이 종의 형성에 있어서의 지리적 격리의 중요성을 잘 보여주고 있다. 이곳에 도착한 조상새 또한 포식자나 경쟁자가 없는 완화된 환경을 맞았을 것이다. 그럼에도 불구하고 다른 결과가 나타났다. 갈라파고스 제도에서는 한 종에서 13종으로 분화하였으나, Cocos 섬에서는 그러한 종분화가 일어나지 않았다. 미국에 사는 솜꼬리토끼의 분포상태는 종의 형성에 지리적 격리의 역할을 보여주는 또 하나의 예이다. 미국의 동부에는 8종만이 살고 있는 반면에 산이 많은 서부에는 23종이 살고 있다. 이 경우 산들이 갈라파고스제도를 갈라놓은 바다와 같이 효과적으로 지리적 장벽의 역할을 한 것이다.