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진화의 메커니즘

진화가 무엇일까요?

진화는 지구상에 있는 생명체의 발전을 의미합니다.

이는 수십억년 전에 시작해서 오늘 날에도 진행되고있는 과정이지요

진화를 통해서 우리는 어떻게 수 많은 다양한 생명체가 생겨났는지 설명 할 수 있습니다.

또한 이를 통해서 어떻게 원시적인 원생동물이 오늘날의 수백만의 다른 종들로 바뀌어 왔는지 알 수 있지요.

그러니까 진화는 닥스훈트와 그레이트 데인을 보면서 우리가 해왔던 모든 질문들에 해답을 줍니다.

어떻게 먼 옛날의 조상들이 자신들과 전혀 다르게 생긴 이런 후손들을 가지게 되었을까요?

이 질문에 대답하기 위해서 오늘은 식물들이나 균류를 제외한 동물들에 대해서만 이야기하겠습니다.

그렇다면 첫 번째 질문은, ‘어떻게 단일한 동물이 완전히 새로운 종들로 변하게 되었냐?’ 입니다.

아, 그 전에 먼저, ‘종’이란 정확히 무엇인지 알아야겠네요.

종이란 서로 교배하여 후손을 생산 할 수 있는 동물들의 집단을 의미합니다.

그리고 이렇게 만들어진 자손끼리도 서로 교배가 가능해야 하지요.

좀 더 정확한 이해를 위해서 다음 몇 몇 부분을 좀 더 자세히 살펴 봅시다.

첫 번째로 ‘유일성’입니다. 이 유일성은 많은 양의 후손 생산과 유전을 통해 확보됩니다.

그리고 두 번째로, 자연선택입니다.

일단 유일성부터 시작 해 봅시다. 모든 생명체는 유일하며, 이는 진화에 있어서 필수적인 요소입니다.

같은 종에 속한 개체들은 서로 외모에 있어서 닮았을지는 모르지만

각각은 모두 조금씩 다른 특질과 성질을 가지고 있습니다.

다른 개체보다 조금 더 크거나, 뚱뚱하기도 하고, 더 힘이 세거나, 용감할 수도 있습니다.

그렇다면 왜 이런 차이가 생길까요? 일단 개체 하나를 자세히 살펴 봅시다.

모든 생명체는 세포들로 이루어져 있고 이 세포들은 핵을 가지고 있지요.

각 핵은 염색체를 담고 있으며, 염색체는 DNA를 보유하고 있습니다.

DNA는 유전자로 다양한 구성되어있는데, 이 유전자가 생명체에 대한 정보를 지니고 있습니다.

이들은 세포가 무엇을 어떻게 해야 할지에 대한 정보를 포함하고 있으며, 각 생명체가 가지는 특징과 성질을 결정해 줍니다.

그리고 모든 생명체들은 각 각 유일한 DNA를 가지고 있지요.

유전자는 각 개체마다 조금씩 다르며, 바로 이 점이 개체들이 다른 성질을 가지는 이유입니다.

그렇다면 어떻게 이렇게 다양한 DNA가 생성될까요?

자손을 과잉 생산하는 것이 이에 대한 첫 번째 열쇠입니다.

자연의 동물들은 일반적으로 종족 보존에 필요한 수보다 훨씬 많은 수의 자손을 생산하는 것을 볼 수 있는데

따라서 많은 수의 자손이 빨리 사망하는 결과를 낳습니다.

흔히 서식환경이 수용할 수 있는 것보다 많은 새끼들을 낳기도 합니다.

바로 이 점이 종 내에서 다양성을 증가시키는 요소 중 하나입니다.

더 많은 후손을 생산할수록, 개체간의 더 많은 미세한 차이들이 발생하고

가능한 한 많은 미세한 차이가 바로 자연이 원하는 것입니다.

각 개체의 유일성이 발생하는 또 다른 주요 원인은 유전 자체에서 볼 수 있습니다.

유전이란 DNA가 후손에게 전달되는 과정을 의미합니다.

이 과정에서는 ‘재조합’과 ‘돌연변이’라는 두 가지 매우 흥미로운 요소가 작용합니다.

재조합이란 두 개체의 DNA가 무작위로 섞이는 것을 말합니다.

두 생명체가 사랑에 빠져 짝짓기를 할 때, 이들은 유전자를 두 번 재조합합니다.

첫 번째 재조합은 생식세포인 정자와 난자를 생성할 때 각각 일어납니다.

생식세포들은 유전자의 반을 취해서 이들을 섞습니다.

두 번째 재조합은 수컷이 암컷을 수정시킬 때 일어납니다.

부모 각각은 자신의 DNA의 50%, 다시 말하면 자신이 가진 특징의 50%를 주는 것이지요.

이 후 이 유전자들은 재조합되거나 섞여서 새로운 후손이 탄생하는 것 입니다.

따라서 후손들은 무작위로 섞인 DNA를 가지게 되고, 부모의 특성들 또한 무작위적으로 발현됩니다.

바로 이 과정이 종 내의 다양성과 차이를 더욱 증가시켜줍니다.

하지만 돌연변이 또한 진화에서 중요한 요소입니다.

돌연변이는 DNA내에서 일어나는 무작위적인 변화인데

이는 DNA내에서의 복제할 때 생기는 하나의 오류라고 볼 수 있습니다.

이런 오류는 독성물질이나 화학물질 혹은 방사능에 의해서 유발됩니다.

변이는 DNA의 일부가 바뀔 때 일어나는데

대부분의 경우 암과 같은 질병을 유발시키는 부정적인 변화이지만

중립적이거나 긍정적 효과를 낳는 경우 또한 있습니다.

파란눈이 이런 변이의 대표적인 예가 되겠네요.

변이가 유전되려면 먼저 이 변이가 생식세포에 정자와 난자에도 영향을 주어야 합니다.

생식세포에 포함된 DNA만이 후손들에게 전달되기 때문이지요.

이것이 바로 우리가 x-ray촬영을 할 때 다른 부분이아닌 생식기를 보호하는 이유이기도 합니다.

요약하자면 유전의 과정에서 생명체들은 DNA라는 형태로 자손들에게 자신의 특질을 전달하고

재조합과 변이가 DNA를 변화시키기 때문에 각 각의 새끼들이 다른 형제들과 다르게 보이게 됩니다.

또한 이를 통해 부모로부터 무작위적인 특성을 물려받게 되는 것이지요.

여기서 ‘무작위적’라는 것이 핵심입니다.

이 모든 과정들은 우연에 의해 발생합니다.

무작위적인 재조합과 변이가 무작위적인 특성과 특질을 가진 개체를 만들어내고

이런 개체들이 무작위적으로 섞여서 계속 전달 되는 것이지요.

하지만 이 모든것이 우연이라면, 어떻게 살아있는 모든 생명체가 주위 환경에 이토록 완벽히 적응 할 수 있었을까요?

예를 들면 자벌레나, 벌새, 씬벵이같은 동물들은 어떻습니까

정답은 처음에 언급했던 두 번째 요소에 있습니다. 바로 ‘선택’이지요.

모든 개체들은 자연선택의 영향을 받습니다.

앞에서 살펴보았듯이 모든 개체는 서로 서로 조금씩 다르지요.

그리고 같은 종 내에서도 꽤 다양한 차이가 존재합니다.

환경은 살아있는 생명체에 영향을 끼치며, 이러한 ‘선택 요소’란

포식자, 기생충, 종내의 다른 개체들, 독성물질, 서식지 혹은 기후의 변화 같은 것을 뜻합니다.

선택은 각각의 개체가 겪는 과정입니다.

각 개체는 자신만의 고유한 특징과 성질을 가지며

이런 조합들이 자신에게 주어진 환경에서 생존하는데 도움이 될 수도 안 될 수 도 있지요

이 환경에 적합하지 않은 조합을 가진 개체들은 도태되고

적합한 조합을 가진 개체들은 살아남아 자신의 강화된 특징과 성질을 물려 줄 수 있지요

이게 바로 다양성이 중요한 이유이며

동물들이 가능한한 많은 자손을 남기려고 그 많은 노력을 기울이는 이유입니다.

최소한 하나의 후손이라도 이런 자연선택의 과정을 겪어내고 살아남을 확률을 높이려는 것 입니다.

이를 통해사 자신의 종이 살아남을 확률을 최대화 하는 것 이지요.

외딴 섬에서 살고있는 되새들이 이에 대한 좋은 예가 되겠군요.

이 새들은 과학계에서 가장 유명한 동물에 속하며

이들을 처음 발견한 찰스다윈의 이름을 따서 다윈핀치라고도 불립니다. 이 새들의 이야기를 살펴봅시다.

몇백 년 전, 소수의 되새들이 아마도 큰 태풍에 의해 태평양 갈라파고스로 날려왔습니다.

이 섬은 되새들에게 있어서 전혀 새로운 환경이었겠지요.

이들에게 있어서 풍부한 식량이 있고 천적이 없는 이곳은 천국과 같았을 겁니다.

이들은 빠른 속도로 엄청난 번식을 했고, 얼마 지나지 않아 섬은 되새로 가득 차게 되었습니다.

따라서 섬 내의 먹이가 점 점 부족해지게 되었지요.

되새의 낙원이었던 이곳은 기아에 시달리게 되었고, 친구들은 이제 경쟁자가 되었습니다.

바로 이 때 자연선택이 개입하였습니다.

이들은 조금씩 다른 형태의 부리를 통해서 서로 차이와 개별성을 갖추게 되었고

이를 통하여 이 새들은 나머지 동료들과 경쟁을 피할 수 있었습니다.

몇 몇 되새들의 부리는 땅에 있는 벌레들을 파내기에 좀 더 적합하게 되었고

다른 새들의 부리는 씨앗의 껍데기를 부수기에 더 적합하게 되었습니다.

되새들은 결과적으로 생태학적 지위를 골라냈고, 이러한 지위는 극심한 경쟁으로부터 안전했습니다.

이들은 같은 지위를 사용하는 새들과 우선적으로 짝짓기를 하기 시작했습니다.

몇 세대가 지남에 따라 이러한 특징들은 강화되었고

되새들은 이를 통해 자신들의 지위를 성공적으로 활용하게끔 되었습니다.

이제 벌레잡이 새들과 씨앗먹는 새들간의 차이가 너무 커져서

이제 상호간의 교배가 불가능 할 지경까지 왔습니다. 서로 다른 종이 생겨났다는 뜻 이지요.

오늘 날 갈라파고스 군도에는 14개의 다른 되새 종들이 존재합니다.

이 각 각의 되새종들은 같은 공통된 뿌리에서 부터 내려왔습니다.

지금까지 우리가 본 것이 진화를 통해 새로운 종이 탄생하는 과정입니다.

유일한 개체간의 상호과정과

과도한 수의 후손을 생산하는 것

그리고 유전에서의 재조합과 돌연변이

마지막으로 선택을 통해서 이런 일이 일어났습니다.

이게 왜 그렇게 중요하냐구요?

이것이 어떻게 다양한 생명체들이 탄생했는지, 그리고 이들이 어떻게 주어진 환경에 완벽하게 적응했는지를 설명해주기 때문입니다.

그리고 이것은 우리 개개인에 관련된 것 이기도 합니다.

우리 모두는 35억년 동안의 진화의 결과물이며, 당신도 마찬가지입니다.

당신은 조상들은 생존하기 위해서 적응하고 싸워왔던 것 입니다.

이런 생존의 과정은 극도로 불확실한 것 이었고

지금까지 살아왔던 종들의 99%가 모두 멸종했다는 사실을 생각해본다면

당신 스스로가 얼마나 성공적인 결과물인지 알 수 있을 겁니다.

공룡들은 모두 멸종해 버렸지만 당신은 이렇게 살아남아 이 영상을 보고있지요

왜냐하면 당신은 오늘날 살아남은 다른 모든 생명체들처럼 믿기 힘들 만큼 특별한 존재니까요.

이 우주에서 다시 만들어질 수 없는 유일한 존재니까요.