다윈의 유산 – 현대 진화론 7가지 (라마르크, 기무라 모토, Endosymbiosis, Punctuated Equilibrium, 후생유전 )

“다윈의 “종의 기원” 발표 이후, 진화론은 지속적으로 발전해 왔습니다. 이제 우리는 이러한 진화론을 쉽게 받아들이고 이해하고 있습니다. 하지만 다윈이 주장한 진화론 역시 계속 진화하면서 다양한 이론을 만들고 있고 아직도 반대 의견의 논의와 연구가 필요한 상황입니다. 이는 다윈의 관점으로 본 자연에 대한 이해가 종의 다양성, 생물학적 복잡성, 그리고 생명의 기원에 대한 깊은 이해를 보여 주었기 때문입니다. 오늘은 이렇게 발전하고 있는 현대 진화론 7가지를 알아보도록 하겠습니다.

1. 다윈의 자연선택

동물과 식물이 주변 환경에서 적응하면서 끊임없이 변화하는 세상을 상상해 볼 수 있습니다.

이 세상이 찰스 다윈이 자연선택 이론으로 우리에게 설명한 세상의 진리였습니다. 어떤 종도 절대 안주하지 않고 환경에 적응하면서 끊임없이 변화하면서 살아가는 세상

루이스 캐럴의 붉은 여왕의 달리기에서 볼 수 있듯, 세상은 고요한 것 같지만 그 이면에서 이런 치열한 싸움이 지속되고 있는 곳이 바로 자연이었습니다.

붉은 여왕 이론 – 진화의 역설 The Red Queen Theory Paradox

어떤 새들은 긴 부리를 가지고 있고, 어떤 새들은 짧은 부리를 가지고 있습니다. 어떤 기린들은 긴 목을 가지고 있고, 어떤 기린들은 짧은 목을 가지고 있습니다.

이런 차이점은 어디서 오는 걸까요? 예를 들어 가뭄이 있는 곳에 사는 새는 긴 부리를 가져야만 토양 깊은 곳에 숨어 있는 즙이 많은 벌레를 잡아서 먹을 수 있습니다.

또는 키가 큰 나무가 많은 땅에서는 긴 목을 가진 기린들 만이 꼭대기에 맛있는 잎에 도달할 수 있습니다. 이렇게 되면 더 긴 부리나 목을 가진 유리한 종만이 살아남아 생존하고 번성합니다.

그들은 음식을 찾고, 건강을 유지하고, 자손을 가질 가능성이 더 높아집니다. 그리고 이러한 유용한 특성을 자손에게 물려 줄 수 있습니다.

시간이 지나면서 이런 자손들이 더 많아 지게 되고 이러한 유영한 특성들이 개체군에서 다수를 차지하게 됩니다. 바로 이것이 자연선택이라고 불리는 다윈의 이론입니다.

2. 라마르크의 진화론

다윈 이전에는 어떤 생각이 진화를 설명하고 있었을까요?

우리는 장 밥 티스트 라마르크 (Jean-Baptiste Lamarck) 를 주목해야 합니다.

라마르크는 시간이 지남에 따라 종들이 어떻게 변하는지에 대한 자신만의 생각을 가지고 있었습니다. 그는 동물들이 필요한 것은 스스로 특성을 바꾸어서 활용할 수 있다고 믿었습니다.

예를 들어 기린이 더 높은 곳에 잎을 먹고 싶다면 목을 늘리려고 노력을 하게 됩니다. 그럼 그 기린의 자손은 더 긴 목을 물려 받을 것이라고 생각했습니다. 이른바 쓰임이 있는 특성이 진화한다는 이론입니다.

유기체들은 스스로를 향상 시키려는 타고난 추진력이 있기 때문에 이런 일이 발생했다고 생각했습니다. 하지만 여기에는 문제가 있었습니다. 라마르크는 유전자를 알지 못했습니다.

즉 라마르트는 어떻게 형질이 부모에게서 자손으로 전달되는지 이해하지 못했습니다. 그래서 그의 아이디어는 흥미로웠지만 과학적인 실험 및 근거를 제시하지 못했습니다.

현대의 우리는 형질이 라마르크가 제안한 방식으로 생물체의 일생 동안 얻어지지 않는다는 것은 알고 있습니다. 형질은 부모에게서 자손으로 전달되는 유전자에 의해서 결정됨을 알기 때문입니다.

3. 신다윈주의

이제 20세기 중반으로 빠르게 넘어갑니다. 과학자들은 다윈의 자연 선택 이론에 새로운 관점의 업데이트가 필요하다는 것을 느끼게 됩니다.

여기서 바로 신다윈주의로 알려진 현대적인 진화론의 해석이 나오게 됩니다. 이 신다윈주의는 그동안 발전한 유전학의 지식이 더해져 다윈의 이론을 더 보강하게 됩니다. 

유전자는 우리의 형질과 특성을 결정하는 설명서 입니다. 하지만 이런 설명서는 가끔, 실수들이 일어나게 되는데 이를 돌연변이라고 부릅니다.

대부분의 돌연변이들은 큰 도움이 되지 않지만, 때때로, 돌연변이는 새의 부리를 조금 더 길게 만들어서 새로운 종류의 음식을 먹을 수 있게 하는 것과 같은, 유기체에게 정말로 도움이 되는 특성을 줄 수 있습니다. 그리고 이 돌연변이로 자연 선택이 시작되면 전체적인 종의 변화가 나타나게 됩니다. 

4. 중성 분자 진화 이론

1960년대 일본의 과학자 기무라 모토가 제안한 진화 이론입니다. 기무라는 신다윈주의 관점에서 종 내에서 관찰되는 유전적 변이에 주목했습니다. 

돌연변이로 인한 유전적 변이는 실제로는 생물의 적합성에 큰 영향을 미치지 않는 무작위 유전적 드리프트와 중성 돌연변이에서 나온다는 점을 강조했습니다. 다시 말해서 당장의 생활력에 큰 변화를 주지 않는 부분의 유전자에서 드리프트로 인한 돌연변이가 일어나게 됩니다. 그리고 이 이론에 따르면 분자 수준의 진화적 변화 대부분은 결과적으로 자연선택이 될 뿐 실제는 무작위적인 유전자의 드리프트에 의한다는 관점을 처음 제시하게 됩니다. 

유전적 다양성과 무작위 과정에 대한 강조는 과학자들에게 새로운 진화를 생각하게 해주었고, 이는 모든 유전적 변이가 적응과 자연선택의 결과라는 신다윈주의의 종말(?) 을 가져오게 하였습니다. 

5. Endosymbiosis 내공생 이론

같은 시대 1960년대 린 마굴리스에 의해서 제안된 이론입니다. 이 이론은 실제적인 생명 기원의 큰 전기를 마련하게 해주었습니다. 진핵세포의 특징적인 소기관인 미토콘드리아와 엽록체는 과거 원핵세포에 의해서 삼켜져서 함께 공생하게 되었다는 것이 이론의 핵심입니다. 

이 이론에 따르면 내공생 사건으로 인한 진핵 세포의 출현은 삼켜진 미토콘드리아와 엽록체 파트너로부터 새로운 대사 능력을 얻도록 함으로써 복잡한 다세포 생물 형태의 발달로 이어졌습니다.

이 이론은 원핵 세포에서 발견되는 것과 유사한 미토콘드리아와 엽록체의 이중막 및 원형 DNA의 존재와 같은 증거에 의해 뒷받침됩니다. 과학적 근거까지 보여준 이 이론으로 우리는 다세포생물의 출현과 진화 메커니즘에 대한 추가적인 통찰력을 얻을 수 있었습니다. 그리고 수십 억 년 동안 생명체가 어떻게 진화하고 다양화 됐는지 이해를 확장하게 되었습니다. 

6. Punctuated Equilibrium

사전적으로 해석하면 점적 평행이라고 해석 되는 이 이론은 비교적 종들은 변화 하지 않고 오랜 기간 정체 된다고 봅니다. 하지만 이런 정체 기간 동안 누적된 유전적 다양성은 종 분화 폭발에서 갑작스럽고 빠르게 변화가 일어난다고 제안합니다. 

이 이론은 진화적 변화는 느리고 지속적으로 일어난다는 기존의 관점을 바꾸어 놓았습니다. 그리고 이런 진화적 특징은 화석 연구를 통한 고고학의 발전을 통해 입증되어 현재 주요 진화 이론이 되었습니다. 

7. 후생 유전학적 진화

유전학의 발전에 따라 우리는 후생유전학을 이해하게 되었습니다. 후생유전학은 DNA 또는 관련 단백질의 변형에 의해 매개되는 유전자 발현의 변화가 표현형 특성에 어떻게 영향을 미치고 잠재적으로 진화적 변화에 기여할 수 있는지 연구하는 분야 입니다. 단순히 DNA로만 모든 것이 결정되는 것이 아닌 중요한 것은 단백질의 발현이라는 것을 알게 되어 시작되었습니다.

이 이론을 통해 일생을 통한 환경적 요인과 경험이 유전자 발현 패턴에 영향을 미쳐 DNA 서열 자체의 변화 없이도 표현형의 유전적 변화를 이끌어낼 수 있음을 알게 합니다. 즉 환경적 경험이 주는 진화의 방향성을 설명할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 라마르크의 이론이 다시 한번 주목받 게 된 것은 과학적으로 큰 의의가 있었습니다. 그리고 점진적 변화에 대한 반대 이론이 있을 수 있음을 생각하게 해줍니다.ㄴ

후성유전학적 메커니즘은 환경 문제에 대한 적응적 반응에 역할을 할 수 있으며 자연 선택이 작용하는 표현형 변이의 생성에 기여할 수 있습니다. 이러한 추가 이론과 가설은 생명체의 진화 과정의 복잡성과 다양성을 강조하면서 진화 변화의 메커니즘, 패턴 및 동인에 대한 우리의 이해를 더욱 풍부하게 해주고 있습니다. 

결론

결론적으로, 다윈의 획기적인 연구 이후 진화 생물학의 여정은 지속적인 발전과 다양한 이론과 가설의 출현으로 특징 됩니다. 다윈의 자연 선택부터 라마르크의 후천적인 특성, 신다윈주의의 관점에서 부터 내공생 이론과 후성 유전학적 관점의 변화에 이르기까지 각 이론은 진화적 변화를 이끄는 메커니즘에 대한 독특한 통찰력을 제공해 주었습니다. 그리고 이 이론들은 종의 다양성, 생물학적 복잡성, 생명의 기원에 대한 우리의 이해를 깊게 했습니다. 그들은 지구상의 생명체의 다양성을 형성하는 데 있어 유전자, 환경, 그리고 자연 선택 사이의 복잡한 상호 작용을 강조합니다. 이러한 다양한 관점을 수용함으로써, 우리는 진화의 신비를 계속해서 풀고 앞으로의 생명체 앞에 놓이게 될 새로운 진화적 위협에 적응하고 더 나아가게 할 것입니다.