진화생물학

[돌삐]

진화생물학에서 말하는 자연선택이란 뭔가요?

진화 생물학에서 말하는 자연선택이란 생물이 환경에 적응하며 살아가는 과정에서, 생존에 유리한 특성을 가진 개체가 더 많이 살아남고 번식하여, 그 특성이 다음 세대에 전달되는 것을 말합니다.

비유를 들자면, 숲속에 많은 나무가 있고 그중에 사과나무가 100그루 있다고 가정해 보겠습니다.

어느 해에 태풍이 불어 사과나무 중 90그루가 쓰러지고 10그루만 남았습니다.

이때 남은 10그루는 강한 뿌리를 가지고 있어 태풍에도 쓰러지지 않았습니다.

다음 해에도 태풍이 불었을 때, 다시 10그루 중 9그루가 쓰러지고 1그루만 남았습니다.

이렇게 여러 해에 걸쳐 태풍이 계속 불어오면서, 결국 가장 강한 뿌리를 가진 1그루의 사과나무만 남게 됩니다.

이 과정에서 강한 뿌리라는 특성이 자연선택된 것입니다.

이처럼 자연선택은 환경에 적응하여 생존에 유리한 특성을 가진 개체가 선택되는 과정을 말합니다.

이러한 과정이 반복되면서 생물은 진화하게 됩니다.

진화생물학(Evolutionary biology)이란 지구 생명체의 진화에 대해 연구하는 학문입니다.

진화심리학(Evolutionary Psychology) 혹은 사회생물학(Sociobiology)과는 구별되는 영역이니 주의를 요합니다.

진화생물학에서 가장 가치 있게 여기는 핵심 개념들은 다음과 같습니다.

• 자연선택 (Natural Selection)
  : 생물이 환경에 적응하며 살아가는 과정에서, 생존에 유리한 특성을 가진 개체가 더 많이 살아남고 번식하여, 그 특성이 다음 세대에 전달되는 것을 말합니다.

•  

• 강한 부리를 가진 새가 먹이를 더 잘 먹고, 더 많은 새끼를 낳아 그 특성이 자손에게 전달되는 것이 그 예입니다.

• 적응 (Adaptation)
  : 자연선택을 통해 생물이 환경에 맞게 변화한 결과를 적응이라고 합니다.

• 예를 들어, 선인장은 건조한 환경에서 살아남기 위해 물을 저장하는 두꺼운 줄기를 가지게 되었고,

• 북극여우의 털은 추운 환경에서 체온을 유지하기 위해 두꺼운 털을 가지게 되었습니다.

• 진화 (Evolution)
  : 생물의 다양성을 형성해 가는 과정을 뜻하며, 그 과정을 연구하는 것이 진화 생물학의 핵심입니다.

• 하나 혹은 적은 수의 생명체에 처음으로 생명이 깃들고 이 행성이 중력의 법칙에 따라 도는 동안 너무나도 간단한 기원으로부터 끝없는 생명들이 가장 아름답고, 가장 놀랍도록 존재해 왔고 존재하고 있으며 진화해 왔습니다. 이러한 생명관에는 장엄함이 있다고 찰스 다윈은 말했습니다.

• 유전자 (Gene)
  : 생물의 특성을 결정하는 유전 정보를 담고 있는 DNA의 일부로, 자손에게 전달됩니다.

• 유전자는 생물의 진화에 큰 역할을 합니다.

• 변이 (Variation)
  : 같은 종의 개체들 사이에 나타나는 서로 다른 특성을 말합니다. 변이는 자연선택의 대상이 되며, 생물의 진화에 중요한 역할을 합니다.

• 유전 (Inheritance)
  : 부모의 특성이 자손에게 전달되는 것을 말합니다. 유전은 변이가 자손에게 전달되는 것을 가능하게 하여, 생물의 진화에 기여합니다.

진화생물학의 주된 주제는 자연선택, 생존, 번식입니다.

이 세 가지 개념은 서로 밀접하게 연결되어 있으며, 진화의 과정을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다.

1. 자연선택 (Natural Selection)

• 설명: 자연선택은 생물의 유전적 변이가 환경에 적합한 특성을 가진 개체가 생존하고 번식할 확률이 높아지는 과정을 말합니다. 찰스 다윈이 제안한 이론으로, 환경에 적합한 형질이 다음 세대로 전달되면서 시간이 지남에 따라 종의 특성이 변화하게 됩니다.

2. 생존 (Survival)

• 설명: 생존은 개체가 환경에서 살아남는 과정을 의미합니다. 생존은 자원(음식, 서식지 등)과 포식자, 질병 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다.
• 자연선택의 결과로, 생존에 유리한 형질을 가진 개체가 더 많이 살아남게 됩니다.

3. 번식 (Reproduction)

• 설명: 번식은 생물이 자신의 유전자를 다음 세대에 전달하는 과정을 의미합니다. 생존한 개체가 번식할 수 있는 능력은 진화의 중요한 요소입니다. 번식 성공률이 높은 개체는 그들의 유전자를 더 많이 퍼뜨릴 수 있습니다.

상관관계

• 자연선택과 생존: 자연선택은 생존에 유리한 형질을 가진 개체가 더 많이 살아남도록 하는 메커니즘입니다. 즉, 생존은 자연선택의 결과로 나타나는 현상입니다.

• 생존과 번식: 생존이 이루어진 개체는 번식할 기회를 가지게 됩니다.

• 따라서 생존은 번식의 전제 조건이 됩니다.

• 생존하지 못한 개체는 유전자를 다음 세대에 전달할 수 없습니다.

• 자연선택과 번식: 자연선택은 번식의 성공에 영향을 미칩니다.

• 환경에 적합한 형질을 가진 개체가 더 많이 번식하게 되므로, 자연선택은 번식의 결과에도 큰 영향을 미칩니다.

이러한 세 가지 요소는 진화의 기본 원리를 형성하며, 생물의 다양성과 적응을 이해하는 데 필수적입니다.

1. 변이: 같은 종의 생물들 사이에는 조금씩 다른 특징이 있어요. 예를 들어, 어떤 토끼는 털이 하얗고, 어떤 토끼는 갈색이에요.

2. 환경: 이 생물들이 사는 환경이 있어요. 만약 눈이 많이 오는 겨울이라면, 하얀 털을 가진 토끼는 눈 속에서 잘 숨을 수 있어요. 반면에 갈색 털을 가진 토끼는 눈 속에서 잘 보이게 되죠.

3. 생존: 하얀 털을 가진 토끼는 포식자에게 덜 발견되기 때문에 더 잘 살아남아요. 그래서 이 토끼들이 더 많이 살아남고, 번식할 수 있어요.

4. 다음 세대: 살아남은 하얀 털 토끼들이 새끼를 낳으면, 그 새끼들도 하얀 털을 가질 확률이 높아요. 이렇게 시간이 지나면서 하얀 털을 가진 토끼가 더 많아지게 돼요.

비유로 설명하기

자연선택을 비유로 설명해볼게요. 마치 학교에서의 게임과 같아요.

• 게임: 학교에서 숨바꼭질을 한다고 생각해보세요. 숨는 친구들이 나무 뒤나 벤치 아래에 숨으면 잘 보이지 않아서 더 오래 숨을 수 있어요. 하지만, 만약 한 친구가 밝은 색 옷을 입고 나왔다면, 쉽게 발견될 거예요.

• 결과: 그래서 나무 뒤에 숨은 친구들이 더 오래 숨을 수 있고, 다음 게임에서도 그 방법을 계속 사용할 거예요. 시간이 지나면서, 더 많은 친구들이 나무 뒤에 숨는 방법을 배우게 될 거예요.

이렇게 자연선택은 생물들이 환경에 맞춰서 더 잘 살아남고 번식하는 방법을 배우는 과정이에요.

시간이 지나면서, 그 방법이 더 많은 생물에게 퍼지게 되는 거죠.

비유를 들어 설명해 볼까요?

1. 기린의 목이 긴 이유:

옛날 옛날, 기린의 목이 짧았던 시절이 있었어요. 그런데 먹이가 부족해지자 키가 큰 나무 꼭대기에 있는 잎을 먹으려고 목을 쭉 뻗는 기린들이 생겼어요. 목이 긴 기린들은 높은 곳에 있는 먹이를 더 잘 먹을 수 있었고, 건강하게 자라서 많은 새끼를 낳았어요.

반면, 목이 짧은 기린들은 먹이를 구하기 어려워서 굶주리고, 결국에는 살아남지 못했어요. 그래서 지금 우리가 보는 기린들은 목이 긴 기린들의 후손인 거예요.

2. 벌새의 긴 부리:

벌새는 꽃 속의 깊은 곳에 있는 꿀을 먹기 위해 부리가 길게 진화했어요.

부리가 짧은 벌새는 꿀을 빨아먹기 어려워서 다른 벌새들보다 적은 양의 꿀을 먹고 살았어요.

그래서 부리가 긴 벌새들이 더 많은 새끼를 낳고 번성하게 되었어요.

3. 곰팡이 약에 내성이 생기는 세균:

우리가 감기에 걸렸을 때 먹는 약이 있어요. 이 약은 세균을 죽여서 우리 몸을 낫게 해주죠. 그런데 가끔 약에 내성이 생긴 세균이 나타나기도 해요. 이런 세균들은 약에도 죽지 않고 살아남아서 번식을 하게 되지요. 마치 슈퍼 악당처럼 강력한 세균이 되는 거예요.

이처럼 자연선택은 마치 시험처럼 생물들에게 주어지는 시험이라고 할 수 있어요.

시험에서 좋은 성적을 받은 생물들만이 살아남아 다음 세대로 유전자를 전달하는 거죠.

자연선택은 단순히 강한 생물만 살아남는 것이 아니라, 환경에 가장 잘 적응한 생물이 살아남는 것이라는 점을 기억해야 해요.

예를 들어, 사막에 사는 낙타는 물 없이 오랫동안 버틸 수 있도록 몸이 변했고, 북극곰은 추운 극지방에서 살아남기 위해 털이 길고 두껍게 진화했어요.

자연선택은 생물들이 어떻게 다양한 환경에 적응하고 진화해 왔는지를 설명하는 중요한 개념이에요.