시리즈 | Paleontology - 4. 진화론

쉬운 고생물학 - 4. 진화론

진화론과 자연선택

지난 이야기

안녕하세요, 여러분! 좋은 아침입니다. 타임머신에서의 하룻밤은 좀 괜찮으셨나요? 집보다 더 좋았다고요? 하하, 그렇게 생각해 주셔서 너무 감사합니다. 지금도 여러분들에게 최상의 서비스를 제공 드리기 위해 노력 중인 저희 직원들에게 큰 힘이 되어 줄 것 같네요. 그래도 계속 타임머신 안에만 있으면 조금 답답하긴 하죠? 걱정 마세요. 오늘 오후 중으로 목표 시간대에는 도착 할 예정이거든요. 그래서 오늘은 본격적으로 고생물학 여행을 즐기기 전의 마지막 <고생물학 뜯어보기> 시간입니다. 마지막이라고 하니 다들 기분이 좋아 보이시네요, 이거이거 조금 서운한걸요? 하하, 농담입니다. 그럼 헛소리는 그만 하고 어서 수업이나 시작할까요?

시작하며

자, 그래서 오늘 할 이야기는 뭐냐, 하면 바로 처음부터 보여드린 저 사진 속 인물에 과한 이야기랍니다. 다들 한 번씩 은 들어 보셨죠? 맞습니다. 오늘의 주인공은 찰스 다윈 (Charles Robert Darwin, 1809 ~ 1882) 입니다. 물론 이 인물에 대해서는 나중에 기회가 되면 자세히 알아보도록 하고, 오늘은 이분이 처음으로 확립한 진화론과 자연선택에 대해 가볍게 알아보도록 하겠습니다. 물론 자세히 알면 좋긴 하겠지만 이 부분의 내용은 고생물학을 제하고서도 워낙 중요한 내용이라 요점만 딱 딱 집어서 설명하고 가도록 하자고요. 그럼 긴 말 않고 바로 들어가 보도록 하겠습니다.

진화란 ?

그럼 다윈의 진화론에 대해 알아보기 전에 진화가 대체 무엇인지 알아봐야겠지요? 그럼 진화의 뜻이 무엇일까요? 보통 우리가 '진화' 라고 하는 용어는 게임이나 포켓몬 같은 곳에서 자주 들어 보셨을 겁니다. 그래서 보통 '진화' 라는 단어를 들으면 사람들은 비슷한 단어로 '진보(進步), 발전(發展)' 떠올립니다. 한마디로 '전보다 더 나아짐, 성능이 높아짐' 등의 뜻으로 생각한다는 뜻입니다. 이도 당연한 것이 일반적으로 게임이나 몬스터를 '진화' 하게 되면 전보다 능력이 강화되기 때문입니다. 그렇다면 과학용어로서의 '진화' 도 이와 비슷한 뜻일까요? 답은 [완전히 다르다] 입니다. 따라서 우리가 진화론에 대한 완벽한 이해를 위해 '진화' 라는 단어의 뜻을 다시 정립할 필요가 있습니다.

그렇다면 '진화' 의 진정한 뜻은 무엇일까요? 과학에서의 진화(evolution, 進化) 란 '생물이 생명의 기원 이후부터 점진적으로 변해 가는 현상' 을 뜻합니다. 아직 감이 잘 안 오시죠? 이를 완벽하게 설명하는 단어가 바로 Descent with modification(변화를 동반한 계승, 변형을 동반한 유래) 입니다. 사실 다윈이 처음 <종의 기원> 을 썼을 때는 '진화(evolution)' 이라는 단어를 쓰지 않았답니다. 그 때 다윈이 진화 대신 사용한 단어가 바로 이 용어지요. 그럼 한 번 이 단어가 포함한 '진화' 의 정확한 의미를 같이 뜯어볼까요?

우선 표면적으로 드러나는 의미는 말 그대로 변형(modification) 을 동반한 계승(descent) 를 의미합니다. 여기서 '계승' 이란 생명이 자손을 낳아 번식하고 대를 이어 나아가는 것을 의미합니다. 이때 다윈은 부모가 자손을 낳고 대를 이을 때 완벽히 같은 것이 아닌 조금씩 다르게, 변형하며 이 현상을 '진화' 라 부르기로 한 것입니다. 하지만 이 단어가 내포하고 있는 의미는 이것이 다가 아닙니다. 더 중요한 것은 이 모든 현상에는 목적도 방향성도 없다는 것입니다.

왼쪽 물고기의 파란색 신경의 가지 중 하나, 가운데 사람 그림의 left recurrent laryngeal nerve, 오른쪽 기린 그림의 흰색 신경은 모두 상동 기관(기원이 같은 기관) 으로, 진화에는 목적도 방향성도 없으며 항상 좋아 보이는 방향으로만 변화 시키지도 않는다는 것을 잘 보여주는 사례이다.

그럼 다 같이 이 그림을 한 번 봐볼까요? 이 그림은 인간과 기린의 '되돌이 후두신경(recurrent laryngeal nerve)' 과 어류의 기원이 같은 신경을 보여줍니다. 근데 다들 조금 이상한 점이 보이지 않나요? 네, 특히 기린에서요. 그렇습니다. 이 신경은 뇌와 후두(목 부근)를 이어주는 신경인데도 가까운 뇌로 신경이 바로 연결되는 것이 아닌 심장까지 내려갔다가 다시 머리로 올라가는 구조를 띄고 있습니다. 왜 이렇게 비효율적인 구조가 돼버린 것일까요? 진화가 전보다 더 발전하고 나은 결과를 만들어내는 거라면 설마 진화가 틀린걸까요? 이런 생각은 모두 '진화' 라는 개념에 대한 오해 때문에 생긴 현상입니다.

아까 말했듯이 진화는 그 어떤 목적과 방향성도 지니고 있지 않습니다. 그래서 때에 따라 조금씩 변화하다 보니 이런 형태가 된 것이지요. 조금 더 자세히 말하자면 원래 이 신경은 물고기의 아가미 일부와 뇌를 연결하는 신경이었으나 나중에 아가미 일부가 후두가 되고 목이 길어지게 되면서 자연스레 신경이 같이 길어지게 된 것이지요. 다만 이 과정이 점진적으로 일어났고 신경도 그에 맞춰 실현되기 어려운 완전한 재배치를 이루기 보다는 조금씩 변화하다 보니 이렇게 길어지게 된 것이지요. 다른 말로 하면 최고가 아닌 최선의 결과가 나왔다고도 할 수 있겠네요.

진화론과 자연선택

그렇다면 이제 진화가 무엇인지 알았으니 진화론과 진화가 일어나게 하는 몇 가지 원리에 대해 알아볼까요? 진화론은 말 그대로 생물은 어느 한 순간에 정해진 형태로 만들어진 것이 아니며 끊임없이 변화(진화) 한다는 이론 입니다. 이름은 ' - 론' 이지만 현대에 와서는 사실상 법칙과 다를 바 없다고 보고 있죠.

그럼 오늘 수업의 마지막으로 무엇이 진화를 일으키는지, 진화의 매커니즘 한 개를 살펴보고 가보도록 합시다. 물론 이것 말고도 다른 여러 가설과 원리들이 있지만 오늘 가장 기본적이면서도 중요한 자연선택에 대해서 만 알아보도록 하겠습니다. 그럼 다들 이 그림에 주목해 주세요.

자연선택을 시각화 한 그림. 이는 단지 예시이므로 실제로 기린에게서 일어난 진화와는 다를 수 있다.

이 그림이 무엇을 나타내는지는 모두가 쉽게 알 수 있을 것이라 생각합니다. 처음에는 다양한 길이의 목을 지닌 기린이 있었고, 점차 목이 짧은 기린이 사라지더니 결국에는 목이 긴 기린만 남게 된 것이죠. 그렇다면 목이 짧은 기린은 왜 사라지게 되었을까요? 물론 다양한 이유가 있을 수 있겠지만 이 상황에서는 먹이와 큰 관련이 있지 않나 싶습니다. 낮은 곳에 있는 이파리를 모두 먹고 나니 높은 곳에 있는 나뭇잎을 따먹어야겠는데, 목이 짧은 기린은 그럴 수 없어서 점차 사라져 나간 것이죠. 이처럼 자연선택(natural selection, 自然選擇) 이란 어떤 생물 집단에서, 특정 환경에 서식하는데 있어 적합한 형질을 가진 개체가 살아남아 집단의 주류 구성이 되는 것을 말합니다.

여기서 몇 가지 주의할 점은 자연이 우리가 장을 볼 때처럼 주체를 가지고 선택을 하는 것이 아닌 변수로서 작용해 특정 형질이 더 많이 살아남게 한다는 것입니다(전문 용어로는 '선택압(selection pressure)' 이라고 합니다). 또한 자연선택에서는 형질이 자연선택 보다 먼저 오게 됩니다. 물론 긴 과정을 보게 된다면 자연선택과 자손에게 나타나는 형질이 마치 달걀과 닭 처럼 누가 먼저인지 알 수 없겠지만 한 세대 만을 놓고 보자면 태어날 때부터 지니고 있던 형질이 그 후에 살아가는 환경에 따라 살아남을 수 있을 지 를 결정하게 된다는 뜻입니다. 약간 더 생각을 해보면 후천적으로, 즉 태어난 뒤에 얻은 형질은 유전되지 않는다는 것 도 알 수 있는데, 이 이유에 대해서는 나중에 진화론의 역사와 유전학에 대해 배울 때 차근차근 알아가 보도록 합시다.

에필로그

자, 오늘은 수업이 빨리 끝난 거 같은데, 다들 괜찮았나요? 거의 이틀 동안 강의만 들으려니 조금 지루하긴 하죠? 다들 수업을 잘 따라와 수셔서 너무 감사드립니다. 더 궁금한 내용이나 필요하다고 생각되는 내용은 제가 투어 중에도 종종 정리해서 알려 드릴 테니까 너무 걱정하지 않으셔도 될 것 같아요. 그럼 오늘 오후, 처음으로 갈 정거장에서 제대로 즐길 준비들 하시고 몇 시간 뒤에 만나도록 합시다. 그럼 모두들 많은 기대 해주세요!