종 ()
• 본 항목의 내용은 해당 분야 전문가의 추천을 통해 선정된 집필자의 학술적 견해로 한국학중앙연구원의 공식입장과 다를 수 있습니다.
내용 요약
목차
정의
개체 간 생식적 교류를 통해 자손을 번식하고 유전정보를 서로 공유하는 집단.
종의 의미 및 종개념
종[Species]은 라틴어로 종류 또는 외관을 의미한다. 개와 고양이처럼 형태의 차이로 종을 구분하는 형태학적 종의 개념이 일반적으로 쓰이나, 이는 종의 개념을 완벽하게 정의 내리는 데 한계가 있다. 종의 개념을 체계적으로 정리한 에른스트 마이어(Ernst Mayr)[1969년]는 “종이란 상호교배하는 자연집단들로 이루어진 군[무리]이며, 이러한 군들은 다른 군들과 생식적으로 격리되어 있다. 또한, 종의 개념에 형태적 차이를 보이는 형태학적 종의 의미도 포함된다”라고 정리하였다. 근래에 들어와서 생물학적 종의 개념을 좀 더 세부적으로 설명하고 있는데, “개체 간 생식적 교류를 통해 유전자의 교류가 일어나는 집단을 같은 종”으로 정리하고 있다.
그러나 지구에 사는 무수히 많은 생물들을 생물학적 종의 개념으로 정리하기엔 여전히 불완전한 요소들이 많다. 예를 들어, 인위적인 교배이지만 호랑이와 타이거라는 종간의 교배를 통해 생긴 라이거나, 말과 당나귀 간의 교배로 태어난 노새 등과 같은 잡종들이 있다. 그리고 진딧물이나 대벌레 등과 같은 동물의 번식 방법인 단위 생식[단성생식 · 처녀생식]의 경우, 암수 간의 생식적 교류 없이 다음 세대를 번식할 수 있는 경우가 있다. 이 경우, 암수 간의 생식에 의한 생물학적 종의 개념을 설명하기에 부족한 측면이 생긴다. 따라서 잡종의 지속성 여부나 유성생식과 단위생식을 자신의 생활사에서 병행하는 것에 대한 단서가 필요한 경우도 있게 된다.
생물학적 종의 개념 외에도 진화학적 종, 생태학적 종 등 다른 개념으로 종을 정의하기도 한다. 형태학적 종이나 생물학적 종의 개념은 생물의 역사성, 즉 시간의 흐름을 고려한 진화의 관점을 포함하고 있지 않다. 진화학적 종의 개념을 심프슨(Simpson)[1961년]은 “다른 것들과 독립적으로 진화하고 있는 직계(直系)[lineage], 즉 어떤 한 집단의 조상과 후손의 관계로서 다른 종의 직계와 구별되는 진화 경향을 가진다”라고 정의하였고, 윌리(Wiley)[1978년]는 좀 더 심프슨의 개념을 보완하여 “종은 조상과 후손 집단의 직계이며, 다른 집단과 구별되는 동일성(同一性)[Identity]을 유지하고, 그들만의 진화적 경향과 역사적 운명을 가진다”라고 부연 설명하고 있다.
생태학적 종의 개념은 형태적으로 매우 유사한 이웃 종간에 생식적격리가 일어나는 기작을 설명하는 데 쓰인다. 첫째, 이웃 종간에 출현하는 시기가 달라 생식적 교류가 일어나지 않는 경우, 둘째, 서로 이웃에 살면서 사는 서식지가 약간 다름으로 인해 생식적격리가 일어나는 경우, 즉 정수성과 유수성 수계에 각각 살면서 생식적 교류가 없는 경우를 각각 다른 종으로 정의 내리는 것이다. 이처럼 생태적 습성의 차이에 의한 생물학적 종의 구분에도 불구하고, 종에 대해 완벽하게 정의를 내리기에는 한계가 있다.
최근에는 종들의 DNA 분석이 가능해지면서 분자생물학적 종의 개념이 널리 활용되고 있다. 이를 통해 생물학적 종의 개념을 보완하고 있으며, 자연에 존재하는 다양한 생물들의 계통을 체계적으로 정리하기 위해 만들어진 분류범주의 상위 분류군인 문, 강, 목, 과, 속 등도 점차 진화적 계통에 맞게 재정립하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
명명
지구상에 존재하는 무수히 많은 생물들을 파악하고, 이들의 체계를 이해하며 관리하는 일은 아직까지는 인간의 책임이자 역할이라고 할 수 있다. 최근 생물학자들에 따르면, 지구상에는 약 3000만 종이 넘는 생물이 서식하고 있을 것으로 추정되며, 이 중에서 단지 150만 종만이 명명되어 있는 상태라고 한다. 이들 다양한 생물들에게 어떻게 이름을 지었을까? 아마 언어가 다른 나라에서 각기 다른 이름으로 불리고 있었을 것으로 판단된다. 즉, 어떤 생물체의 이름을 표기할 때, 칼 린네(Carl Linnaeus: 1707~1778) 이전에는 각기 다른 언어를 쓰는 나라 간에 표기하는 이름이 다르고, 학자 간에 생물을 표기하는 방식도 차이가 났다.
스웨덴 박물학자인 칼 린네는 이런 복잡하고 다양한 생물의 이름을 모든 사람들이 공통적으로 사용할 수 있도록 하는 명명법을 개발하였다. 그는 『자연의 체계[Systema Nature]』 제10판[1758년]에서 처음으로 동물들의 해부학적 유사성을 통해 종간의 유연관계를 파악하고, 종명을 부여하는 데 이명법(二名法)[Binominal Nomenclature]이라는 명명법을 사용하기 시작하였다. 그는 현재 생물을 분류하는 데 필요한 분류범주[계, 문, 강, 목, 과, 속, 종]에서 강, 목, 종, 변종을 설정하여 동물들을 동정(同定)하고 분류체계를 정립하였다. 이때 종의 명명을 위해 이명법을 이용하여 학명(學名)[Scientific Name]을 표기하기 시작하였으며, 이 명명 방식은 현재까지도 분류학에서 널리 사용되고 있다.
학명은 속명(屬名)[Generic Name]과 종소명(種小名)[Species Epithet]을 표기하는 방식으로 라틴어와 이탤릭체를 사용하게 된다. 예를 들어, 칼 린네는 사람을 ‘호모사피엔스(Homo Sapiens)’라고 표기하였는데, 이는 라틴어로 “이성을 지닌 사람”이라는 의미이다. 이렇게 종명을 표기함으로써 만국 공통어인 과학용어를 사용하게 되었다. 현재 인간의 학명은 ‘호모사피엔스사피엔스(Homo Sapiens Sapiens)’라는 아종으로 표기되고 있다. 이외에도 사자는 고양잇속의 ‘Felis leo[현재 표범속의 Pahthera leo leo]’로, 호랑이는 고양잇속의 ‘Felis tigris[현재 표범속의 Panthera tigris]’로 표기하여 사용하고 있다.
동물명명규약에서는 칼 린네 이전에 출판된 종의 명명은 유효하지 않은 것으로 규정하고 있다. 칼 린네가 살던 시기는 찰스 다윈(Charles Darwin: 1809~1882)이 생존하던 시대보다 이전으로, 당시 많은 사람들은 종이 새롭게 분화하는 것이 아니라 이미 지구상에 창조에 의해 정해진 불변의 것으로 인식하고 있었다. 그래서 칼 린네 역시 지구상의 모든 생물을 명명할 수 있다고 생각하였다. 그러나 점차 새로 발견된 종들이 계속해서 밝혀지고, 『자연의 체계』라는 출판물에 새로운 신종들이 계속 추가되면서, 동물마다 변이가 존재함을 인식하여 종의 불변성에 대한 확신이 사라졌다고 한다.
최근 많은 생물들이 새로이 밝혀지면서-신종으로 발표- 종의 분류범주 체계나 종의 학명 표기법[이명법] 등에도 많은 변화가 생겼다. 기존의 분류범주인 문-강-목-과-속-종의 체계에 아종의 분류범주가 포함되고, 동물과 식물의 학명 표기 방식에는 차이가 있는데, 특히 식물에는 변종과 품종, 교잡종 등이 있어 각각의 표기 방식이 다르게 적용된다. 특히 신종에 학명을 붙일 때는 국제명명규약을 따르고, 기준표본을 반드시 지정해야 하는 등 많은 규제가 따르고 있다.
곤충은 전체 동물 수의 1/4 이상을 차지하며, 최근에는 다음과 같이 다양한 분류범주로 나누어지고 있다. ‘큰명주딱정벌레’를 예로 들어 보면, 이 종의 분류체계는 동물계[Kingdom, 문]-절지동물문[Phylum, 문]-육각아문[Subphylum, 아문]-곤충강[Class, 강딱정벌레목[Order, 목]-식육아목[Suborder, 아목]-딱정벌레상과[Superfamily, 상과]-딱정벌레과[Family, 과]-딱정벌레아과[Subfamily, 아과]-딱정벌레족[Tribe, 족]-Calosoma[Genus, 속]-Campalita[Sungenus, 아속]-큰명주딱정벌레[Species, 종[국명]]이다. 그리고 이 종의 학명은 ‘Calosoma (Campalita) chinense Kirby, 1818’로 표기한다.
이와 같은 기본적인 ‘속명+종소명+명명자’ 표기 방식과 다른 표기를 찾아냈다면 모두 그 이유가 있다. 우선 식물과 동물의 학명 표기 방식은 확연이 다르다. 그리고 속명의 성에 따라 종소명은 라틴어 문법에 의한 어법에 차이가 있다. 예를 들어 속명이 중성이면 종소명 어미에 ‘-um’을 붙이고, 남성이면 ‘-us’, 여성이면 ‘-a’를 사용해야 하는 등 매우 복잡한 규정이 있다. 그리고 종소명에 지역명이나 사람의 이름을 붙이게 되면 또 달라진다. 식물의 경우, 변종과 품종, 교잡종 등의 학명 표기가 또 다르다. 아무튼 신종을 찾아내면 국제동물명명규약이나 국제식물명명규약을 잘 알고 있는 ‘그 분야의 분류 대가’의 자문을 얻어 규약에 위배되지 않는 적합한 학명을 짓는 것이 필수이다. 어느 나라든 그 분야의 대가들이 있어 자신이 섣불리 이름을 짓는 것보다는 대가의 도움을 받는 것이 좋다. 100페이지가 넘는 국제동물명명규약이나 국제식물명명규약을 단숨에 이해하기에는 너무 복잡하고 난해하다.
종분화 과정
찰스 다윈이 1859년에 『종의 기원』을 출간하면서, 자연선택에 의한 새로운 종의 분화라는 진화 개념이 널리 알려지게 되었다. 이로 인해 다윈의 진화 이론에 동조하는 사람들이 점차 늘어나면서, 많은 학자들이 새로운 종의 분화 현상에 대해 연구하고 다양한 이론을 제시하기 시작하였다. 예를 들면, 생물의 계통발생 과정은 개체발생을 반복한다는 반복설[헤켈, 1866년], 돌연변이가 진화의 중요한 요인이라는 돌연변이설[드브리스, 1901년], 그리고 원시지구에서 무생물로부터 생물체가 탄생하였다는 생명의 기원설[오파린, 1938년] 등 여러 가지 진화 관련 이론들이 발표되었다.
더욱이, 진화의 개념을 더욱 확고히 뒷받침해 주는 유전의 원리인 ‘멘델의법칙’이 1866년에 발표되었고, 20세기 초에 이르러 유전학 연구의 급진적인 성과들 덕분에 진화에서 설명하기 어려웠던 획득형질의 유전성과 변이 현상들이 점차 이해되기 시작하였다. 멘델이 유전에 관한 연구를 발표하였음에도 불구하고, 당시 대부분의 사람들은 다윈의 연구를 주목하지 않았다. 찰스 다윈의 자연선택설은 다음의 세 가지로 요약해 볼 수 있다. 첫째로, 개체마다 변이가 있다. 둘째로, 개체의 형질은 부모에게서 자식에게 전달된다. 셋째로, 어떤 생존에 유리한 좋은 형질을 지닌 개체는 그 형질을 가지지 못한 다른 개체보다 더 많은 자손을 남긴다. 이것은 찰스 다윈의 자연선택에 의한 진화 원리 속에 유전의 개념이 내포되어 있음을 의미한다. 진화 이론은 현재 자연과학뿐만 아니라 인문과학 등 다양한 분야에 큰 영향을 미치며, 인류 역사상 가장 영향을 끼치는 학설이 되었다.
새로운 종이 형성되는 종분화의 기본 원리에는 이소적종분화 과정과 동소적종분화 과정이 있다. 이소적종분화는 지리적격리에 의해 새로운 종이 형성되는 과정이다. 보통 한 집단, 즉 한 종의 무리의 생물들은 먹이경쟁이나 종족 번식을 위해 분산[Dispersal]이라는 과정을 통해 자신의 분포 범위를 넓히게 된다. 이를 통해 지리적격리가 발생하면서 생식적격리도 점차 형성되고, 결국에는 유전자교류가 거의 이루어지지 않게 되어 유전자 풀이 달라지게 된다. 유전자 풀이 바뀌게 되면 두 집단 간에는 유전자의 교류가 일어나지 않아, 새로운 종분화의 과정을 겪게 된다. 각 집단이 각각의 환경에 적응하며 자연선택 과정을 거치면서 대립유전자의 빈도가 변화하게 되고, 그 결과 서로 다른 종으로 분화하게 된다.
동소적종분화는 지리적격리가 아닌 같은 장소에서 종분화가 일어나는 과정이다. 주로 식물에서 관찰되며, 비정상적인 체세포분열이나 감수분열로 인해 염색체의 불분리 현상이 일어나 염색체 수가 증가하는 배수체[Polyploidy] 현상이 발생한다. 이러한 현상은 새로운 종의 분화를 이끄는 중요한 기작 중 하나이다.
찰스 다윈은 새로운 종의 분화가 오랜 시간에 걸쳐 일어나는 과정이라고 생각하였지만, 조너던 외이너가 쓴 『핀치의 부리』[2002년]라는 책에서는 갈라파고스 군도, 즉 진화의 섬에서 30년 이상 다양한 핀치류[다윈 핀치]에 대한 연구를 수행한 그랜트 부부의 연구 결과를 소개하고 있다. 그들은 짧은 시간 동안에도 새로운 종의 분화가 일어날 수 있다는 관찰 결과를 얻어냈다. 갈라파고스 군도에서 몇 년 동안 비가 내리지 않자, 핀치류가 주로 먹는 단단한 씨앗 중 크기가 큰 씨앗만 남게 되었다. 이에 따라 부리가 큰 개체들이 씨앗을 깰 수 있어 생존에 유리하게 되었고, 이러한 형질을 지닌 개체들이 자연선택을 통해 점차 더 많이 생존하고 번식하게 되면서 종의 분화가 일어난 것이다.
최근에는 분자적 접근 방식을 통해 새로운 종이 형성되는 과정을 이해하려고 한다. 이 과정은 하나의 조상으로부터 여러 종이 퍼져 나가면서, 환경 변화에 적응하기 위해 축적된 유전적변이들이 점차적으로 종간의 차이를 만들어내는 방식이다. 이론적으로는, 공동 조상으로부터 두 근연종이 갈라진 시간의 경과를 측정할 수 있는데, 이를 ‘분자진화 시계’라는 개념으로 부른다. 이 방법은 종간의 유사성을 보여 주는 계통수에 시간적 차원을 더해, 진화 과정을 보다 정밀하게 분석하는 데 활용되고 있다.
참고문헌
단행본
캠벨, 리스, 시몬, 『교양인을 위한 캠벨 생명과학』(윤치영, 고상균 옮김, 월드사이언스, 2006)
로저 릐윈, 『진화의 패턴』(전방욱 옮김, 사이언스 북스, 2002)
조너던 와이너, 『핀치의 부리』(이한음 옮김, 이끌리오, 2002)
김훈수, 이창원, 노분조, 『동물분류학』(집현사, 2001)
이종욱, 김창완, 문태영, 『동물계통학』(형설출판사, 2001)
성기창 외, 『생물진화학』(형설출판사, 1995)
집필자