고등학교 교과서의 진화 관련 오류들 --- 『생명 과학 II』

[이덕하]

--- 침팬지가 원숭이라고? ---

원숭이는 영장목에서 인간을 제외한 나머지 동물을 일컫는 말로 침팬지, 오랑우탄을 포함한다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 235쪽)

침팬지와 오랑우탄은 원숭이(monkey)가 아니라 유인원(ape)이다.

A monkey is a primate of the Haplorrhini suborder and simian infraorder, either an Old World monkey or a New World monkey, but excluding apes.

http://en.wikipedia.org/wiki/Monkey

Apes are Old World anthropoid mammals, more specifically a clade of tailless catarrhine primates, belonging to the biological superfamily Hominoidea.

http://en.wikipedia.org/wiki/Ape

--- 진화 과정을 직접 관찰할 수 없다? ---

생물의 진화는 오랜 세월에 걸쳐서 서서히 일어나는 과정이기 때문에 우리가 진화 과정을 직접 관찰할 수는 없다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 권혁빈 외, 초판 2쇄, 2012, 교학사, 224쪽)

초파리와 같이 일생-주기(lifecycle)가 짧은 종의 경우에는 진화 과정을 직접 관찰할 수 있으며 실제로 직접 관찰해 왔다.

--- 돌연변이 ---

다른 집단으로부터 개체의 유입이 없다면, 새로운 대립 유전자는 돌연변이에 의해서만 생겨난다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 289쪽)

새로운 대립 유전자(allele)는 교차(crossover)에 의해서도 생길 수 있다. 왜냐하면 유전자 중간에서 잘릴 수도 있기 때문이다.

The crossover process leads to offspring's having different combinations of genes from those of their parents, and can occasionally produce new chimeric alleles.

http://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_recombination

--- 135백만 년 전 ---

<표1 생명 역사의 지질학적 기록>

“135백만 년 전”, “160백만 년 전”, “225백 만 년 전” 등으로 표기됨

(『고등학교 생명 과학 II』, 권혁빈 외, 초판 2쇄, 2012, 교학사, 223쪽)

“135백만 년 전”이 뭔가? “1억 3천 5백만 년 전”으로 변환(?)하는 것이 그렇게 어려웠나?

“46억 년 전”도 “4.6십억 년 전”으로 표기하지 그랬나?

--- 다윈 이전의 진화론 ---

그러나 진화의 원리를 과학적으로 설명한 사람은 다윈이 최초였다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 박희송 외, 초판, 2012, 교학사, 208쪽)

하지만 자연 선택을 처음 발표한 것은 다윈이 아니었다.

Patrick Matthew (20 October 1790 – 8 June 1874) was a Scottish landowner and fruit farmer. He published the principle of natural selection as a mechanism of evolution over a quarter-century earlier than Charles Darwin and Alfred Russel Wallace.

http://en.wikipedia.org/wiki/Patrick_Matthew

In 1831 Mr Patrick Matthew published his work on 'Naval Timber and Arboriculture,' in which he gives precisely the same view on the origin of species as that (presently to be alluded to) propounded by Mr Wallace and myself in the 'Linnean journal,' and as that enlarged in the present volume. Unfortunately the view was given by Mr Matthew very briefly in scattered passages in an Appendix to a work on a different subject, so that it remained unnoticed until Mr Matthew himself drew attention to it in the 'Gardener's Chronicle,' on April 7th, 1860. The differences of Mr Matthew's view from mine are not of much importance; he seems to consider that the world was nearly depopulated at successive periods, and then re-stocked; and he gives as an alternative, that new forms may be generated ' without the presence of any mould or germ of former aggregates.' I am not sure that I understand some passages; but it seems that he attributes much influence to the direct action of the conditions of life. He clearly saw, however, the full force of the principle of natural selection.

(『The Origin of Species』 중에서, http://www.talkorigins.org/faqs/origin/preface.html)

--- 원시적 동물과 발달한 동물 ---

단공류: 가장 원시적인 포유류로, 새끼를 낳지 않고 알을 낳아 번식한다. 단공류에는 오리너구리, 바늘두더지가 있다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 234쪽)

그런데 오스트레일리아에 서식하는 원시 포유류인 유대류의 경우 다른 대륙에서는 관찰되지 않는다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 이준규 외, 초판 3쇄, 2012, 천재교육, 186쪽)

포유류: 척추동물 가운데 가장 발달된 무리로 몸 표면은 털로 덮여 있다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 박희송 외, 초판, 2012, 교학사, 248쪽)

포유류는 척추동물 중 가장 발달된 동물로 어린 새끼에게 젖샘에서 분비된 젖을 먹인다는 점이 특징이다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 268쪽)

진화를 진보와 동일시하는 듯한 이런 표현은 삼가는 것이 좋다.

현생 캥거루와 현생 생쥐는 서로 다른 환경에서 서로 다르게 진화했을 뿐이다. 캥거루가 생쥐보다 더 원시적이라고 보기 힘들다.

현생 독수리와 현생 코끼리는 서로 다른 환경에서 서로 다르게 진화했을 뿐이다. 코끼리가 독수리보다 더 발달된 동물이라고 보기 힘들다.

--- 시조새 ---

대표적인 중간 단계의 생물 화석인 시조새는 19세기에 독일의 쥐라기 지층에서 화석이 처음 발견된 이래 유사한 것들이 세계 도처에서 다수 발견되고 있다. 시조새는 날개, 깃털과 같은 조류의 특징과 치아, 날개 끝의 발톱, 꼬리와 같은 파충류의 특징을 모두 가지고 있어서 파충류와 조류의 중간 단계의 생물이었음을 알 수 있다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 권혁빈 외, 초판 2쇄, 2012, 교학사, 225쪽)

한편, 생물이 진화하여 왔다면 과거 멸종된 종과 현존하는 종 사이를 연결하는 중간 단계의 화석이 있을 것이다. 시조새는 조류의 특징인 날개와 깃털이 있으며, 파충류의 특징인 이와 꼬리뼈가 있음을 화석을 통해 알 수 있다. 따라서 시조새는 파충류와 조류를 연결해 주는 중간 형태의 생물로, 생물의 진화를 보여 주는 대표적인 예이다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 박희송 외, 초판, 2012, 교학사, 208쪽)

<그림 III-15 공룡, 시조새, 조류의 골격 비교> 시조새 화석은 파충류에서 조류로 진화해 가는 중간 단계의 생물 화석으로 알려져 있다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 이준규 외, 초판 3쇄, 2012, 천재교육, 183쪽)

시조새가 현생 조류의 직계 조상이라는 생각으로 이어질 만한 구절들이다. 시조새는 현생 조류의 직계 조상은 아닌 듯하다. 적어도 “시조새는 현생 조류의 직계 조상이다”라는 명제가 잘 입증된 것은 아니다.

--- 종 개념 ---

종은 생물을 분류하는 기본 단위이다. 즉, 종은 같은 무리로 묶을 수 있는 최소한의 단위를 말한다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 권혁빈 외, 초판 2쇄, 2012, 교학사, 239쪽)

딤(deme)이나 아종(subspecies)은 같은 무리로 묶는 단위가 아닌가?

http://en.wikipedia.org/wiki/Deme_(biology)

최근에는 개체군의 형태학적 자료와 DNA 염기 서열 자료를 이용하여 진화의 역사가 동일한 무리를 같은 종으로 간주하는 계통 발생적 종이 제기되고 있다. 따라서 종이란 같은 조상으로부터 분화되어 유전적, 형태적인 특징이 서로 같고, 생태적 지위가 같고, 자연 상태에서 서로 교배하여 생식 능력이 있는 자손을 낳을 수 있는 개체들의 집단으로 정의할 수 있다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 이준규 외, 초판 3쇄, 2012, 천재교육, 198쪽)

“계통 발생적 종” 개념에는 “형태적인 특징이 서로 같고”라는 조건이 포함되지 않는다. 암컷과 수컷이 너무나 달라서 얼핏 보기에는 도저히 같은 종으로 보이지 않더라도 서로 교배하여 자손을 잘 낳고 산다면 같은 종이다.

--- 인간은 원숭이의 후손 맞다 ---

사람들은 다윈이 원숭이가 인류의 조상이라고 주장하는 줄로 오해했다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 권혁빈 외, 초판 2쇄, 2012, 교학사, 282쪽)

인류의 진화에 대한 내용으로 잘못 알려진 것 중 하나는 인간이 원숭이로부터 진화했다는 것이다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 235쪽)

물론 인간은 현생 원숭이의 후손이 아니다. 하지만 인간과 개코 원숭이의 최근 공동 조상을 원숭이라고 부르는 것에 큰 문제가 있어 보이지는 않는다. 이것은 인간과 금붕어의 최근 공동 조상을 물고기라고 부르는 것에 큰 문제가 없는 것과 마찬가지다.

인간은 원숭이의 후손이며 물고기의 후손 맞다. 자세한 것은 다음 글을 참조하라.

인간은 원숭이의 후손 맞다

http://cafe.daum.net/Psychoanalyse/NSiD/402

--- 환경에 적합한 개체만 살아남는다? ---

따라서 환경에 잘 적응하여 생존에 유리한 개체는 경쟁에서 살아남아 자손을 남기고, 경쟁에서 진 개체들은 도태된 개체는 도태되어 사라진다. 이와 같이 환경에 잘 적응한 변이를 가진 개체들이 살아남아 자손을 남기는 과정을 자연선택이라고 하는데, 이는 특정 형질의 생존이 자연에 의해 결정된다는 의미를 내포하고 있다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 권혁빈 외, 초판 2쇄, 2012, 교학사, 283쪽)

마치 잘 적응하지 못한 개체는 몽땅 다 죽는 것처럼 서술되어 있다. 잘 적응한 개체가 살아남을 가능성이 큰 것이지 그들만 살아남는 것은 아니다.

--- 생존 경쟁과 번식 경쟁 ---

③ 생존 경쟁: 과잉 생산된 개체들은 살아남기 위해 경쟁을 하게 된다.

④ 자연 선택: 환경에 보다 잘 적응하는 변이를 가진 개체만이 살아남아 자손을 남긴다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 권혁빈 외, 초판 2쇄, 2012, 교학사, 285쪽)

자연 선택설에 의하면 생존 경쟁을 통해 특정 대립 유전자를 물려받은 개체가 선택적으로 살아남는다. 이 대립 유전자를 가진 개체는 더 많은 자손을 남기므로 시간이 흐르면 집단에서 그 대립 유전자의 상대적인 빈도는 증가하게 된다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 박희송 외, 초판, 2012, 교학사, 261쪽)

즉, 개체군 내에서 생존에 유리한 변이를 가진 개체가 자연선택되고, 격리를 통해 기존의 개체군과 더 이상 유전자 교류를 할 수 없게 되거나 교잡을 통해 새로운 유전자와 섞이는 과정에서 생물의 진화가 일어난다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 283쪽)

자연선택은 환경 변화에 적합한 개체의 생존율이 증가하는 형태로 나타난다. 따라서 어떤 표현형이 생존에 유리한가에 따라 유전자 빈도가 달라질 수 있다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 이준규 외, 초판 3쇄, 2012, 천재교육, 242쪽)

자연 선택을 한 마디로 표현하자면 “번식 경쟁”이다. 생존은 번식에 도움이 되는 한에서만 의미가 있을 뿐이다. 잘 번식하려면 생존해야 할 뿐 아니라 (유성 생식의 경우) 짝짓기를 해야 하며, (자식을 돌보는 종의 경우) 자식을 잘 돌보아야 한다.

--- 성 선택 ---

성선택이란 한쪽 성(예를 들어 암컷)에 의해 다른 성(수컷)의 형질이 선택되는 현상을 말한다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 291쪽)

성 선택에는 성내 선택(intrasexual selection)과 성간 선택(intersexual selection)이 있는데 위에 인용한 구절에서는 성간 선택이 곧 성 선택인 것처럼 서술했다.

성적 선택은 성별에 따라 일어나는 자연선택으로서 성과 관련된 형질을 변화시킨다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 권혁빈 외, 초판 2쇄, 2012, 교학사, 291쪽)

“성과 관련된 형질”은 무슨 뜻인가? “성과 관련된 형질”이라는 표현을 보고 학생들이 수컷 공작의 화려한 꼬리를 떠올릴 수 있을까?

동물의 수컷이 암컷에 비해 크고 화려한 것은 대부분 성적 선택의 결과이며, 많은 생물의 경우에서는 근친 교배를 멀리하여 유전적 다양성을 증가시키는 방향으로 생식 기관의 구조가 선택된 것을 볼 수 있다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 권혁빈 외, 초판 2쇄, 2012, 교학사, 291쪽)

도통 무슨 소리인지 모르겠다. 생식 기관의 구조가 어떻게 근친 교배 회피와 관련되어 있단 말인가?

--- 유전자 결정론 ---

생물의 형질은 유전자에 의해 결정된다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 박희송 외, 초판, 2012, 교학사, 210쪽)

형질이 유전자에 의해서만 결정되는 것으로 오해할 소지가 있는 구절이다.

--- 점진론과 단속 평형론 ---

모건은 초파리 연구를 통해 돌연변이가 유전자에서 일어나 축적됨을 알게 되었고, 굴드는 다윈의 주장과 달리 어떤 시점에서 급진적으로 일어난 변화에 의해 생물이 진화한다는 단속평형설을 주장하였다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 212쪽)

단속평형설: 생물의 진화는 점진적으로 일어난다는 점진론과 달리 짧은 기간에 급격한 변화를 통해 새로운 종으로 진화할 수 있다는 가설

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 229쪽)

하지만 20세기의 대표적 진화학자였던 굴드는 자연선택에 의한 점진적 진화보다는 짧은 시간에 폭발적인 변화를 통한 진화를 주장하였다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 304쪽)

점진론과 대비되는 것은 단속 평형론이 아니라 도약 진화론이다. 점진론의 핵심은 눈과 같이 정교한 구조가 한 번의 돌연변이 즉 도약으로는 진화할 수 없다는 것이다. 단속 평형론은 점진론과 전혀 모순되지 않는다.

점진론과 단속 평형론이 서로 모순된다는 생각에 대해서는 리처드 도킨스가 『눈먼 시계공』 중 “9장. 구멍 난 단속평형설”에서 잘 비판했다.

--- 도킨스 ---

또, 도킨스는 진화론에 대해 유전자를 중심으로 한 새로운 해석을 제시하였다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 212쪽)

도킨스 스스로 인정했듯이 『이기적 유전자』의 핵심 아이디어는 해밀턴(William Hamilton)과 윌리엄스(George Williams)의 것이다. 물론 더 멀리는 피셔(Ronald Fisher)나 다른 진화 생물학자들로 거슬러 올라갈 수 있다.

--- 상동 ---

예를 들어 척추동물의 앞다리는 형태나 기능은 다르지만 해부학적 구조는 모두 동일하다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 227쪽)

“해부학적 구조”를 정확히 어떤 의미로 썼는지 모르겠지만 부적절해 보인다. 상동 기관의 경우 기본 구조가 어느 정도 같은 것이지 해부학적 구조가 완전히 같다고 보기는 힘들다.

--- 네안데르탈인 ---

<그림 3-36> 네안데르탈인: 뼈에서 추출한 DNA를 분석한 결과 현생 인류와 다른 종임을 확인하였다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 박희송 외, 초판, 2012, 교학사, 213쪽)

이들[네안데르탈인 - 이덕하]은 약 2만 8천년 전에 멸종하였다. 미토콘드리아 DNA 분석 결과에 따르면 현생 인류의 직접적인 조상은 아닌 것으로 알려져 있다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 이준규 외, 초판 3쇄, 2012, 천재교육, 195쪽)

최근 연구는 네안데르탈인과 호모 사피엔스 사피엔스가 짝짓기를 해서 자식을 낳았음을 시사한다. 예컨대 다음 논문을 보라.

「A Draft Sequence of the Neandertal Genome」, Richard E. Green 외, Science 7 May 2010: Vol. 328 no. 5979 pp. 710-722

http://www.sciencemag.org/content/328/5979/710.full

그렇다면 다른 종이라고 단정하기 힘들다. 또한 네안데르탈인이 현생 인류 중 적어도 일부의 직계 조상이라고 볼 수 있다.

아래 구절은 그런 연구를 소개한 듯한데 “생물학적 유대 관계”라는 아주 애매한 표현을 썼다.

최근에는 미토콘드리아의 유전자를 연구한 결과, 네안데르탈인은 현생 인류의 직계 조상과 생물학적 유대 관계가 있었던 것으로 밝혀졌다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 심규철 외, 초판, 2012, 비상교육, 237쪽)

--- 직립 보행 ---

직립 보행 결과 시야가 넓어지면서 받아들이는 정보의 양이 증가하고 뇌가 발달했다. 그 결과 인간은 언어와 문화적인 행동이 가능해졌으며, 이것은 다른 영장류와 뚜렷하게 구별되는 특징이다.

(『고등학교 생명 과학 II』, 이준규 외, 초판 3쇄, 2012, 천재교육, 194쪽)

이런 식으로 따지면 나무 위에 올라가서 살았던 침팬지의 조상의 경우에 시야가 더 넓지 않았을까? 무슨 근거로 이렇게 상당히 단정적으로 표현했을까? 우리는 아직 인간의 지능이 왜 그렇게 발달했는지 잘 모른다. 여러 가지 그럴 듯한 가설들이 있을 뿐이다.

이덕하

2012-06-28