진화 (進化)

동물

개념

정의

어느 한 생물 집단이 가진 유전적 구성이 시간이 지남에 따라 변화되는 현상을 가리키는 생물학용어.

개설

진화(進化)는 최초의 지구 원시생물로부터 오늘날의 매우 큰 다양성을 가진 생물종들에 이르기까지 모든 생물다양성이 점진적으로 나타난 과정 및 현상이다. 진화는 시간에 따라 생물의 특성이 변화되면서 점차적으로 새로운 종(신종)이 형성되는 하나의 과정이다.

연원 및 변천

진화에 관한 논쟁은 오랜 시간에 걸쳐 진행되었으며 현재도 일부 논쟁이 지속되고 있다. 진화의 개념이 자리잡기 전에는 생물의 기원을 연구한 초기의 과학자들은 자연발생설을 주로 인정하였으며, 생물의 창조가 하나님에 의해 이루어졌다고 하는 창조론이 일반적이었다. 그러나 1859년에 다윈(Charles R. Darwin)은 「자연선택에 의한 종의 기원(The origin of species by means of natural selection)」에서 자연선택에 관한 이론을 발표하여 진화에 대한 기틀을 마련하게 된다.

이후 진화와 유전의 원리를 종합하여 마이어(Mayr)에 의해 신종합설이 제시되기도 하였다. 자연선택설이 진화의 가장 보편적인 학설로 자리잡기 전에 라마르크는 개체에서 자주 사용되는 기관은 발달하지만, 반대로 사용되지 않는 기관은 첨차 퇴화한다는 용불용설을 제안하였으나 획득형질(獲得形質)의 유전에 대한 설명이 안 되어 진화설로서의 중요성을 인정받지 못하기도 하였다.

1930년대에 이르러서는 유전학과 자연선택의 관계에 대한 전반적인 원리가 종합되었는데, 이를 ‘신다윈주의(Neodarwinism)’라고 부른다. 근래에는 유전학·고생물학·분류학·생태학 등 광범위한 학문분야의 내용을 종합한 총합설(synthetic theory)이 20세기 진화학의 핵심이론으로 자리를 잡고 있다.

우리나라는 화석을 통한 진화 연구가 20세기 전반기에 일본인 학자 등에 의해 본격적으로 수행되었으며, 1990년대 들어서 소수의 국내학자들에 의해 후속 연구들이 이어지고 있다. 1989년에는 고려대학교 이영록(李永祿) 교수가 “형질발현단계설(stepwise control theory)”을 제창하였는데, 형태적 표현형의 진화는 분자진화에 근거하지만, 유전형질의 발현은 분자·세포·개체 등 각각 다른 수준에서 단계적으로 이룩되며 각 단계마다 생체 내외의 환경요인이 크게 작용한다고 보았다.

내용

진화는 종 내에 존재하는 유전적(遺傳的) 다양성으로 인해 개체마다 다른 특성을 갖기 때문이며, 현재의 환경에 적절한 어떠한 종의 선호적인 특성은 시간이 지남에 따라 발달하여 그 환경에 더욱 적합한 종을 형성하게 된다. 진화의 증거로서 제시되는 내용은 5가지로 설명된다.

1. 해부학적 증거 : 조상의 유형을 추적하여 해부학상의 구조적 변화를 분석하게 된다.

2. 화석의 기록 : 암석에 표시된 35억 년 정도의 화석기록은 간단한 세포에서 복잡한 생물체로 변한 증거로 제시된다. 방사성 동위원소(isotope)는 특정한 비율로 붕괴되기 때문에 화석이 형성되는 암반이나 화석의 연대를 측정할 수 있다.

3. 생화학적 유사성 : 생물은 동일한 복합분자로 구성(단백질, 지질, 탄수화물, 핵산 등)되며 유전정보를 표현하거나 저장하는 데 동일한 과정과 암호체제를 사용한다. 이에 따라 비슷한 조성과 생화학적 반응과정을 나타내는 종은 대상 생물이 같은 조상으로부터 진화되었음을 암시하게 된다.

4. 발생학과 흔적기관 : 뱀은 사지(四肢)의 조상으로부터 물려받은 퇴화된 다리와 골반의 흔적을 가지며 사람도 퇴화된 맹장인 충양돌기가 존재하는 것처럼 발생초기의 유사성과 특성을 통해 진화를 설명할 수 있다.

5. 상동기관 : 기능이 다름에도 서로 다른 수많은 척추동물의 앞다리(forelimb)는 모두 같은 골격구조를 가지고 있다.

진화론에서의 주요 결론적인 내용은 진화는 오랜 세월을 거쳐 일어난다는 것이며 무작위적인 유전적 변화가 수없이 발생하여 나타난다고 설명한다. 또한, 보편적으로 외부형태가 유사한 종은 서로 가깝게 연관되어 있다고 본다.

지구상에 나타난 생물들의 진화는 원생대에 최초생물인 원핵생물(procaryotes)과 단세포의 진핵생물(eucaryotes)에서 탄생되었다. 고생대 초기에는 원핵생물인 남조류가 녹조류, 갈조류 등과 함께 번성하고 해양무척추동물(삼엽충)과 원시 척추동물이 나타난 것으로 파악된다. 고생대 중기에는 육상식물, 절지동물(곤충류) 및 양서류가 출현하였으며 말기에는 종자(種子)를 형성하는 나자식물이 번성하며 양서류와 곤충류가 육상생태계를 지배하게 된다.

중생대로 넘어와 동물은 공룡과 초기 포유류의 출현이 있었으며, 신생대에 피자식물의 시대와 함께 현재의 조류, 포유류 등이 출현하고, 특히 원인류가 나타난다. 인간은 약 백만 년 전에 출현한 것으로 보고 있다.

현황

다윈에 의한 자연선택설(natural selection)은 자연은 여러 개체(individual)들 중에서 그 환경에 가장 적합하고 우수한 개체만을 선택하여 번식 가능하게 하고, 열등한 개체들은 도태시킨다는 가설로 현재 가장 보편적으로 받아들여지는 진화의 개념이다. 생물들은 자신들이 살고 있는 서식환경에 적응하며 살고 있다. 즉, 자연선택의 결과로 살아남은 개체는 먹이, 배우자 탐색, 포식자로부터 자신의 방어 및 그 외의 다양한 환경에 잘 적응하여 지금까지 살아온 개체인 것이다.

우리나라는 1980년대 초에 창조과학회가 만들어져 진화의 개념과 달리 생명체가 창조력에 의해 태생되었다는 정반대의 이론을 내세워 논쟁이 지속되고 있기도 하다. 우리나라에서 진화 연구는다양한 생물의 계통진화를 이해하려는 연구들이 병행되고 있으며 진화심리학 등 관련학문으로 영역이 확대되고 있다. 최근에는 정부 차원에서 각 생물들이 지니고 있는 유전체 해독 연구를 통하여 진화의 비밀을 밝히려는 노력들을 하고 있다.

의의와 평가

진화는 생물학의 근본적인 개념으로 진화에 관한 연구는 분자수준에서 전체 생태계에 이르는 거의 모든 단계의 생물학을 조명하고 있고, 의학·농업·생물공학·보전생물학 등을 지속적으로 변화시키는 역할을 하고 있다.

진화론은 생물들은 왜 각자의 특성이 뚜렷하여 서로 다른 분류군이 만들어질 수 있는지에 대한 질문과 같이 지구상의 생물유형에 관한 의문점을 가장 과학적으로 설명하는 이론이다.

참고문헌

『진화학』(허만규 외, 한국맥그로휠, 2012)

『생명과학 7판』(라이프사이언스, 2006)

『생물의 역사』(이영록, 법문사, 1996)

집필자

김명철