자연 선택

1. 개요
2. 상세
2.1. 예시 1
2.2. 예시 2
3. 트리비아
4. 관련 문서
5. 외부 링크

1. 개요

자연 선택(自然選擇, natural selection)은 자연계에서 환경에 적응한 종이 살아남는다는 원리다. 자연 도태라고도 한다.

자연 선택에 따르면, 현재 지구상에 존재하는 생명체는 모두 돌연변이[1]의 후손이다.

2. 상세

자연선택은 진화를 일으키는 주된 원동력으로, 찰스 다윈에 의해 처음 제시되었다. 그 내용은 "주어진 환경에서 번식하지 못하는 종은 자연스럽게 도태되고, 생존과 번식에 유리한 성질을 가진 종들이(마치 자연이 스스로 의지를 가지고 있어서 그 자연에게 선택되듯) 자신의 성질을 후대로 전달하며 생태계에 퍼진다"는 원리이다.

자연선택이 종 분화를 유발한다는 것은 과학적인 방법[2]으로 증명되었으며,[3] 그에 의거하여 지구 상의 생물이 어떤 방법으로 지금과 같이 여러 종으로 나뉘고 다양화되었는가에 대해 설명하는 이론이 진화론이다.

이 원리를 간단하게 설명하면 <강한 자가 살아남는 것이 아니라, 살아남는 자가 강한 것이다.>[4]

다만 이 문장은 그 명성과 달리 귀납적 오류가 있는데, 강한자의 정의가 중간에 바뀌어서 논리적으로는 말이 안되는 문장이다. 왠지 멋지기도 하고 그냥 대충 뭔 뜻인지 감은 오니까 비공식적 자리에서만 쓰고 공식적 발표에서 인용하는 우를 범하지 말자. 교수가 분명 고개를 갸우뚱할 것이다.

자연선택에서 선택압을 가하는 주체는 자연, 즉 환경이다. 이 환경은 말 그대로 날씨나 지형같은 요소가 될 수도 있고, 다른 포식자나 피식자 혹은 공생관계의 종들이 될 수도 있다. 또한 언급한 대로 갑작스런 기후 변화 역시 요인이 될 수 있다. 주어진 환경에서 생존 및 번식에 유리한 형태로 진화하기 떄문에, 간혹 고립된 장소에서 전혀 다른 계통의 두 종이 서로 비슷한 모습을 보이는 경우가 종종 생기기도 한다. 이를 수렴진화라고 한다.

또한 긴 시간도 중요한 요소이다. 인간의 뇌와 같은 복잡한 기관이 우연히 나타났다고 하기엔 있을수 없는 일이라며, 절대적인 설계자의 개입을 주장하는 자들이 있다. 하지만 한 유전자(의 표현형)에서 조금이나마 생존에 유리한 요소가 있으면 그 유전자가 퍼지는 데 도움이 되고, 그 미세한 차이가 긴 시간을 거치면서 복잡한 기관을 만들어낼 수 있다는 것은 이미 증명된 일이다. 이 부분에 대해서는 환원불가능한 복잡성을 참조.

어떤 생물학 교과서에는 ”잊지 말아야할 중요한 점은 모든 살아있는 종에 의해 전달되는 유전자의 다양성은 수백만 년에 걸친 무작위적인 돌연변이와 자연선택, 그리고 유전적 부동(genetic drift)의 결과”라고 적혀있다. 그러나 자연선택은 단지 적자생존을 설명할 뿐이지, 적자의 도착(arrival)에 대해서는 설명하지 못한다. 자연선택, 즉 자연의 힘은 결코 각 동물의 DNA를 바꾸지 않으며, 부적합한 개체를 제거함으로써, 한 종의 전체 유전자 풀을 바꿀 수 있을 따름이다. 그리고 이것은 유전정보를 획득하는 것이 아니라, 잃게 하는 것이다. 유전적 부동은 단지 어떤 개체군 내에 존재하는 유전자의 빈도를 변화시킬 뿐이다. 이것은 어떠한 유전자의 발생(origination)을 설명하지 못한다. 또 다른 교과서에서는 ”새로운 대립유전자(alleles)들은 돌연변이에 의해서만 생겨난다.”라고 적혀 있다. 생물체가 부모로부터 물려받은 것 외의 새로운 유전자를 획득하는 방법은 돌연변이 뿐이다. 진화는 목적을 지닌 설계를 부인하기 때문에, 유전적 변화는 단지 무작위적이거나 우연적일 수밖에 없다. 다만 그 무작위적이거나 우연적인 변화들이 자연선택을 통해 걸러지면서 방향성이 생기는 것처럼 보일 뿐이다.

2.1. 예시 1

자연선택의 예시로써 항상 거론되는 기린 목의 예시가 있다.[5][6]

기린을 예로 들자면, 옛날 어떤 지역에 기린의 공통 조상으로 이루어진 어떤 집단이 있었다고 하자. 그들은 지금보다 목이 짧았는데 목이 짧다 보니 당연히 높은 곳의 나뭇잎을 먹는데 불편함이 존재했다. 그런데 그 집단의 유전자급원(=유전자 풀, Gene pool) 안에는 약간이나마 목이 긴 개체도 있을 것이고 목이 짧은 개체도 있었을 것이다.[7] 그중에 목이 긴 개체는 높은 곳에 있었던 나무를 더 먹기 쉬웠을 것이고, 다른 놈들에 비해 먹이 경쟁에서 유리하니 더 잘 먹게 되고 영양 상태가 좋아 아주 미세하게나마 다른 목 짧은 개체들보다 생존과 번식에 유리했을 것이다.

이 유리한 개체가 자식을 낳으면, 그 체질이 그대로 유전되어 당연히 자식도 목이 길 것이고 그 자식들도 어미 세대와 마찬가지로 다른 개체에 비해 생존과 번식에 유리했을 것이다. 다시 말해서 다른 목 짧은 개체들과의 먹이 경쟁에서 유리하단 것이다. 이런 식으로 아주 오랜 시간이 지나면 그 집단의 유전자급원은 (생존에 유리한) 목이 긴 개체들로 점점 채워지게 될 것이다.

이 과정에 관여한 변수는 환경, 변이[8], 시간이다. 환경이 달라지면 자연 선택의 방향도 달라진다. 기린의 긴 목이 다른 환경에서는 생존 및 번식에 불리한 요소일 수도 있고 그런 환경에서는 기린의 목이 눈에 띄게 길어지지 않았을 것이라는 것이다. 기린의 목이 길어지면서 기린의 되돌이후두신경과 같은 이상해보이는 해부학적 구조들도 나타나지만, 그러한 요인들보다 긴 목을 갖고 있다는 게 그 환경에서 더 유리한 요소로 작용했을 것이다.

되돌이후두신경은 미주신경의 갈래로서 뇌에서 내려오다가 대동맥궁을 우회해서 다시 올라와 후두에 분포하는 신경이다. 다른 동물들에서는 기껏해야 몇 십 cm 우회하지만 기린에서는 4~5미터나 우회한다. 그 밖에도 긴 목 위에 달린 뇌로 혈액을 올려보내기 위해 심혈관계의 진화가 받쳐줘야 한다. 평균 심박수가 150bpm이고, 목을 낮췄을 때 혈압이 지나치게 높아지는 것을 막기 위한 장치도 진화되었다. 반대로 다리 아래 쪽의 혈압 문제를 해결하기 위해 피부가 두껍고 탱탱하게(즉, 압박붕대 역할을 하도록) 진화됐다. 또한 얼굴을 수직으로 세워서 더 높은 곳까지 닿을 수 있도록 하기 위해 관절 또한 변화되어있다.

2.2. 예시 2

또다른 적절한 예로 갈라파고스 섬에 서식하는 다윈 핀치의 자연선택이 있다. 1976년~1978년 갈라파고스의 중간땅핀치(G, fortis)의 개체수, 몸의 크기, 먹이인 씨앗의 양, 씨앗의 크기와 단단함을 나타낸 그래프이다.

이 그래프에서 나타낼 수 있는 얘기는 다음과 같다. 중간땅핀치의 먹이인 씨앗의 수가 줄고, 씨앗의 크기는 더 커지고 단단해지게 된 적이 있었다. 더 커지고 단단한 씨앗들이 많아지자 이전부터 있던 작은 땅핀치는 그 씨앗을 먹지 못해 도태되고 큰 씨앗을 먹기에 알맞은, 몸 크기가 큰 땅핀치가 살아남았다.

갈라파고스의 핀치는 현재까지도 연구가 계속되고 있으며. 먹이뿐만 아니라 기후 변화(엘니뇨라니냐 등)도 자연선택에 영향을 미친다.(출처 영어판 위키백과)

3. 트리비아

정작 찰스 다윈 자신은 기린을 예시로 들어 자연선택을 주장한 적이 없다.[9] 기린 목의 예시는 라마르크가 주장했는데, 후대의 생물학자들이 라마르크의 용불용설에 대조되는 예시로 집어넣은 것으로 보인다.

4. 관련 문서

5. 외부 링크


  1. [1] 생물학에서 말하는 '돌연변이'를 의미하는 거다. 일반인들이 흔히 말하는 '이상하게 생긴 괴물'할 때의 돌연변이를 말하는 게 아니다.
  2. [2] 유전학, 계통학, 고고학 등 여러 학문적인 수단이 사용되었으며, 미시적인 진화는 심지어 실험적으로도 증명 가능하다.
  3. [3] 아래 항목의 기린 그림을 보면 알듯이 생물 교과서에서는 아직도 자연선택로 나와 있는데, 과학적인 방법으로 증명이 되었기에 설으로 보는 것은 옳지 않다. 오히려 이론으로 번역하는 게 맞는다. 이에 대해서는 항목 참조
  4. [4] '강하기 때문에 살아남는다'가 아니라 '강하다'의 정의가 '살아남는다'라고도 말할 수 있다. 더 엄밀히 말하면 생존에 덜 적합하더라도 살아남는 자가 강한 것이 아니라 배우자에게 선택되어 더 많은 자손을 가진 종족이 번식하게 된다
  5. [5] 하지만 최근 자연선택 원리의 관점에서는 위 예로만 자연선택을 설명할 수 없다. 게다가 기린 목이 길어진 이유는 먹이경쟁 때문만이 아니다! 기린의 목은 먹이보다는 성 선택의 영향으로 길어졌다는 연구결과가 있다.
  6. [6] 최근에는 분자생물학을 이용한 세부적인 방법을 동원하여 생물의 진화를 연구하기 때문에 위의 그림만으로 설명하기에는 맞지 않는 점이 매우 많다. 이 그림이 나오는 설명은 자연선택이 개체간의 생존경쟁으로 인한 결과라고만 표시하기 때문. 알다시피 자연선택에서는 환경변수도 개체군의 진화에 많은 영향을 준다. 자연선택에 유리하거나 불리하다고 해서 그 형질이 바뀌지 않고 영구적으로 유지되는 것도 아니다.
  7. [7] 즉, 집단 내에 다양성이 존재했을 것이다. 사람의 키가 모두 같지는 않듯이
  8. [8] 돌연변이도 이 안에 포함되지만 여기서의 변이는 한 가지 종 내에서 개체들이 갖는 서로 다른 특성, 즉 다양성을 의미한다.
  9. [9] 종의 기원에도 기린 목 얘기는 안 나와있다.

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