진화 : 진화의 기작

진화 : 진화의 기작

1859년에 영국의 박물학자 다윈(Charles Darwin)이 종의 기원(The origin of species)이라는 책을 출판하였다. 이 책은 오늘날까지 계속되고 있는 폭풍과 같은 논쟁을 불러일으켰다. 무엇이 쓰였기에 이러한 논쟁을 일으켰을까?

첫째, 지구상의 모든 생물체는 오래 전부터 긴 혈통을 가지고 다른 종으로 분화되어 온 것이라고 Darwin 은 주장했다. 또한 그는 모든 종들은 연관되어 있다고 주장했다. 다시 말해, 현 지구상의 서로 다른 두 종은 역사상 어느 시기에는 공통조상(common ancestor)을 가졌었다는 것이다. 이러한 진화론(theory of evolution)은 좋은 불변이고, 태초부터 개개의 종들이 지금의 모습대로 만들어졌다는 서구의 사상과 모순되는 것이다. 우리들 역시 가장 최근의 유인원과 같은 좀더 하등한 조상으로부터 유래되었다는 생각에 충격을 받은 사람들로부터 Darwin은 비난을 받기도 하였다.

두 가지의 상호 연관된 현상이 Darwin의 진화론에 구체화되어 있는데 첫째, 적응(adaptation)이다. 진화는 변형하며 혈통을 잇는 것이고, 이 변형들이 대개 그 생물이 처한 생존 조건에서 살아남을 수 있도록 해준다. 예를 들면 헤엄을 치기 위한 지느러미나 날기 위한 날개가 있다. 둘째는 종분화(speciation)이다. 만일 모든 종들이 연관되어 있고 시간을 되돌릴 수 있다면 종의 수는 적어질 것이다. 이 지구상에 단 하나의 생명의 기원이 있었으며, 세상을 살아온 모든 종들은 그 처음 모습으로부터 이어져 온 것이라는 증거들에 대해 살펴볼 것이다.

진화에 대한 사상은 Darwin 훨씬 이전부터 있었다. 종의 기원이 그 당시와 오늘날까지 많은 영향을 미칠 수 있었던 것은 (1) 그의 이론을 뒷받침하기 위해 수집한 많은 증거, (2) 어떻게 진화적인 변화가 일어나는지 설명하기 위해 그가 제안한 자연선택(natural selection)이라 불리는 기작이다. 이 장의 대부분은 Darwin의 자연선택설, 어떻게 적응과 종분화를 설명하는가, 그리고 Darwin 시대 이후의 변화된 이론들을 고찰하는 데 있다. 먼저 우리는 오직 진화로만 설명되어질 수 있다고 Darwin 이 생각했던 증거들을 살펴보자.

 

 

 

화석

 

화석(fossil)은 과거에 살았던 생물의 어떤 흔적이며 때때로 동물의 몸 전체가 남겨지기도 한다. 그러나 보통은 죽은 후 몸의 연한 부분은 없어지고 단지 껍질이나 뼈와 같이 단단한 부분만 남는다. 이들 화석들도 놀라울 만큼 오랜 기간 동안 유기물을 보존하기도 한다. 아미노산과 작은 펩티드가 3억년이 넘은 화석에서 복원되기도 하였다.

• 화석은 거의 모든 사람을 흥분하게 하는 과거의 창을 열어 주며, 우리가 진화에 대해 많이 알 수 있게 해주는 것은 전체적인 화석기록이다. 현재 살아 있는 모든 생물들이 역사상 어떤 시기에 공통조상을 가졌다는 생각은 과거에는 지금보다 적은 수의 생물들이 보다 덜 복잡한 형태로 존재했다는 것을 의미한다. 화석 기록이 이 예상을 뒷받침해 준다.

 

예를 들어 그랜드 캐년을 따라 내려가 보면 층층이 쌓인 퇴적암층을 볼 수 있는데 아래층이 대개 더 오래된 층이다(그림 32.3). 아래층으로  수록 화석의 종류는 감소하며, 아래층의 생물이 위층의 생물보다 덜 복잡하다. 화석 무척추동물들은 지사학(地史學)적으로 매우 일찍 나타나는 반면 화석 파충류는 늦게 나타난다.

 

잃어버린 고리의 문제점

화석 기록은 진화론을 믿는 사람뿐 아니라 믿지 않는 사람에게도 위안이 된다. 새가 파충류로부터 진화하였다면 새와 파충류의 중간단계의 화석은 어디 있는가? Darwin을 비평하는 사람들은 “잃어버린 고리" (missing links)를 연결해 주는 화석 기록의 부재를 큰 약점으로 지적하였다(그리고 지금도 계속 지적되고 있음). 이들의 논쟁은 잃어버린 고리들이 점점 많이 발견됨에 따라 차차 식어가게 되었다. 시조새(Archaeopteryx)는 유명한 예 가운데 하나이다. 시조새처럼 새의 특징인 깃털을 가진 모습을 분명하게 보여주는 화석은 거의 발견되지 않았다. 또한 이빨과 앞다리(날개)의 발톱 등과 같은 많은 파충류의 특징들을 가지고 있기도 하다. 1억년이 된 “개미” Sphecomyrma freyi가 몇 년 전에 뉴저지에서 발견되었는데, 곤충학자들이 일찍이 벌로부터 개미가 진화하였다는 생각에 들어맞는 특징들을 가지고 있다. 1990년에는 육상 조상의 뒷다리 흔적을 가진 고래가 발견되었다.

 

단지 잃어버린 고리의 한 예인 화석 발견이 진화의 훌륭한 증거가 되지만 왜 그리도 드물게 발견되는 것일까? 화석은 어쩌다 만들어지는 것이어서 한동안 번성하다가 지구의 환경이 변할 때 소멸되는 매우 분화된 생물의 큰 개체군인 “극상(極相, climax) 집단의 흔적들이 주된 화석 기록으로 남게 된다. 덜 분화된 형태의 작은 개체군에서 종분화가 가장 자주 일어난다고 생각할 수 있는 이유들이 있다.