왜 중간단계의 생명체는 존재하지 않는가?

이 글에서는 진화론이 나오면 항상 뒤따라 다니는 한 가지 내용에 대해서 쓰려고 합니다. 저의 전공이 생물학이 아니어서 전문적인 글은 아니므로 비교적 쉽게 읽으시는 분들이 받아들일 수 있을 것이라고 생각합니다. ^^

“생명이 진화됐다면 왜 중간단계의 생명체는 존재하지 않는가?”

다윈이 진화론을 처음 발표했을 때에는 종교적인 이유로 인해서 수많은 박해(?)와 조롱을 받아야만 했습니다. 그들에게는 아무리 설명을 해도 논리적으로 생각하려고 하지 않았습니다. 종교란 원래 그런 것이니까요. ^^

시간이 흘러 종교적인 맹신에서 풀려난 사람들이 조금씩 생기자 여러 가지 논리적인 비판이 가해졌습니다. 처음에는 그에 대해서 진화론자들이 답변하지 못했지만, 현재에는 대부분의 의문점에 대해서 연구가 진행되어 있습니다. 물론 아직까지 완전한 설명은 불가능한데, 이것은 과학 전반에서 아주 기초적인 것처럼 보이는 문제들도 해결 안 된 것이 많다는 것을 생각한다면 그리 이상한 것은 아닙니다. 특히 천문학이나 생물학이 현재 과학분야 중에서 가장 뒤쳐진 편인데, 그 이유가 사람들이 고려할 수 없을정도로 많은 변수들이 존재하기 때문이지요.

생물의 종을 구분하는 것을 현대의 생물학에서는 DNA의 개념으로 해결합니다. DNA가 얼마나 다른가를 가지고 판단하게 되는데, DNA가 다르더라도 개체군이 안정되어있는지, 다른 종과의 번식이 가능한지 등등을 염두에 두게 됩니다. 종을 구별하는 것은 질문에 답변하기 전에 상당히 중요합니다. 왜냐하면 물리학과 화학을 공부할 때에 소립자, 원자 혹은 분자들 하나하나의 종류와 상태와 움직임을 고려하면 문제가 쉽게 풀리는 경우가 많은 것처럼 생물학에서의 기본은 DNA와 생물개체이기 때문입니다.

종이란 것을 좀 더 자세히 알아둬야 할 것 같습니다. 종이란 특징이 결정지어진 것이 아닙니다. 말 그대로 모든 것이 열려있는 것이죠. 소진화/대진화 개념같은 것도 없습니다. 대진화란 소진화들이 여럿 뭉쳐진 것을 뜻합니다. 종의 특징이 결정지어진 것이 아니기 때문에 종의 정체는 항상 변해갑니다. 스칸디나비아 반도의 국가들이 기르는 순록이나 영국의 소를 보면 쉽게 이해할 수 있을 것입니다. 순록은 원래 수컷이 다수의 암컷을 거느린 거친 개체가 중심이었는데 사람들이 간섭하면서 좀 더 순하고 다른 수컷들과도 잘 어울리는 순록들만 남게 되었습니다. 영국의 소는 일소에 가깝게 가슴 부위가 발달한 모양이었으나 현재는 부드러운 고기를 얻기 위해 뚱뚱하고 다리가 짧은 소들만 남게 되었습니다. 모두 환경에 적응한 것들이죠.

종들은 이처럼 고정된 것이 아니라서 계속 변합니다. 이러한 종의 특성을 충분히 이해애 나가야 합니다.

생명체가 진화했다는 것은 생명체 내의 DNA가 달라졌다는 뜻입니다. 위의 예들도 사람들이 그런 형질을 갖는 개체만 골라 키워 DNA가 바뀐 것입니다. 그러나 변화가 생명체에 도움이 될지 해가 될지는 모르겠지만, 돌연변이를 통해 생명체가 변했다는 것을 의미하고, 시간이 지나면서 그 개체들이 안정되면 그것이 바로 진화가 되는 것입니다.

다수의 개체가 포함된 한 집단 안에서 한 개체에 돌연변이가 발생했다고 생각해 봅시다. 만약 그 돌연변이가 개체에 손해를 끼치는 경우라면 그 개체는 번식하기가 쉽지 않을 것입니다. 그리고 번식에 성공했다 해도 자연선택에 의해서 다른 개체와 번식하기도 힘들고, 자연상태에서 살아남기도 무척이나 어렵겠지요. 그래서 시간이 지나면서 대부분의 돌연변이 DNA는 사라지게 됩니다.
반대로 돌연변이가 개체나 집단에 도움을 준다면 이 개체는 더 쉽게 다른 개체와의 자손을 남기게 될 것입니다.[footnote]처음 글을 쓸 때는 집단에 도움을 주는 돌연변이는 언급하지 않았었는데, 생각해보면 개체에는 도움이 안 되지만 집단에 도움을 주는 DNA가 있을 수 있고, 이 DNA가 어떻게 전달될지에 대해서 고려해 봐야 할 것으로 보입니다. 이 때 아무리 집단에 도움이 되는 DNA라 하더라도 결과적으로 자손을 남길 수 없을 가능성도 있는 것 같습니다. 게임이론과 비슷한 이유입니다.[/footnote] 더군다나 자연상태에서 더 많이 살아남을 수 있기 때문에 대를 거듭할수록 점점 더 많은 비율로 이 돌연변이를 일으킨 DNA가 살아남을 것입니다. 여기서 다른 DNA와 합해져서 나타나는 영향들까지 고려해야 하지만, 다른 DNA의 영향을 모두 합해서 없다고 본다면 말이지요.

예를 생쥐의 경우로 들어보겠습니다. 약 50년 정도 전에는 생쥐들 중 많은 수가 노란색을 띄고 있었답니다. 생쥐를 노랗게 만드는 DNA(Y라고 합시다.)는 회색으로 만드는 DNA(g라고 합시다.)와 비교해서 우성의 성질을 가지고 있습니다.  노란색이 우성이므로 Yg의 염색체를 갖는 개체는 노란색을 띕니다. gg의 염색체를 갖는 생쥐는 회색을 띄는 유전자가 열성의 성질을 띄더라도 노란색을 띄는 유전자가 없으므로 회색이 됩니다. 반면 YY의 염색체를 갖는 생쥐는 뱃속에서 죽어버립니다. Y염색체는 Y염색체와 만나면 스스로 죽어버리는 치사유전자이기 때문입니다. 어째튼, 자연상태에서 같은 비율의 회색 생쥐와 같은 비율의 노란 생쥐가 존재한다고 가정하고 다음 상자를 살펴봅시다.

ㄱ)회색+회색 생쥐들이 번식할 경우에는 무조건 회색 생쥐들만 태어납니다.
ㄴ)회색+노란색 생쥐들이 번식할 경우에는 회색과 노란색 생쥐들이 같은 비율로 태어납니다.
     gg와 Yg의 두 개의 유전자가 합해질때 나타나는 gg와 Yg의 수가 같아지기 때문입니다.
ㄷ)노란색+노란색 생쥐들이 번식할 경우에 나타나는 유전자 조합은 조금 복잡해 지는데
     YY유전자를 갖는 개체를 1로 한다면 Yg를 갖는 개체수는 2,
     gg를 갖는 개체수는 1이 됩니다. 이때 YY유전자를 갖는 개체는 치사유전자에 의해서
     태어나지 못하므로 태어나는 새끼의 노란색과 회색의 비율은 2대1이 됩니다.

결국 위의 세 경우를 다 합해 보면 회색보다는 약간 노란색 새끼가 태어날 가능성이 높음을 알 수 있습니다. 그럼 왜 현재에는 노란색 생쥐는 보기 힘들까요?? 아마 옛날에는 생쥐의 천적중에 색을 구별할 줄 아는 천적이 많지 않았기 때문에 노란색 생쥐가 사라지지 않았던것 같습니다. 그렇지만 노란색 생쥐는 특히 인간의 눈에 잘 띄어서 쉽게 제거가 되었던 것 같습니다. 그렇게 되서 현재에는 노란색 생쥐는 거의 구경하지 못하게 됐습니다. 우리나라에서 야생으로 노란 생쥐를 본 젊으신 분들은 거의 안 계실 것 같네요…

야생의 노란색 생쥐가 환경(인간)에 의해서 개체수가 급감하는 것은 Y 유전자가 생쥐에 해가 되기 때문입니다. 이것처럼 전체 개체군에서 개체에 이익이 되는 DNA의 비율이 점차 높아지고, 해가 되는 DNA의 비는 점차 낮아지다가 결국 사라지는 현상을 우리는 집단변이라고 하지요.
아직 번식이 가능한 상태에서 DNA의 상태가 조금씩 변한다면 전체 개체군은 아주 조금씩 변화해 갑니다.

만약 어떤 이유로 인해서 같은 종의 개체들이 DNA의 교류를 할 수 없게 된다면 어떻게 될까요? 한 개체군 안에서 발생한 돌연변이 DNA는 그 개체군에서는 집단변이를 일으킬 수 있는 반면 교류를 할 수 없는 다른 개체군에는 집단변이의 영향을 줄 수 없게 됩니다. 당장은 종이 틀려지지 않겠지만, 돌연변이의 양이 많아지게 되면 점차 종이 틀려집니다. 결국 시간이 한참 흐른 후 만나게 되도 서로 번식이 불가능해지게 되어 종이 틀려지는 것입니다.

이제 진짜 질문에 대해서 생각할 때가 됐습니다.

“생명이 진화됐다면 왜 중간단계의 생명체는 존재하지 않는가?”

위에서 종이 나뉘는 것은 집단변이를 통해서 이루어진다고 이야기했었습니다. 아주 소집단이 따로 떨어져 나가서 따로 생존해 있다면 그 소집단은 진화의 중간 단계에서 남아있게 됩니다. 살아있는 화석이라고 일컬어지는 실리컨스같은 경우가 그 예입니다. 하지만 서로 DNA의 교류를 계속 할 수 있다면 보다 유리한 DNA가 모든 집단을 점령하게 됨으로써 중간 단계의 종을 만들지 않는 것이지요.

간혹 집단의 DNA 변화를 따라가지 않는 개체들이 있다고 할 때 수가 충분히 많다면 새로운 종으로 분화되어 우리는 다른 종으로 인식하게 될 것이고, 따라가지 않는 개체들이 소수라고 할 때는 정상적인 번식을 하지 못하게 되므로 자연도태됩니다. 이 두 경우 모두 종의 중간단계는 관찰하기 힘듭니다.

그러나 우리는 우리가 농작물로 키우는 수많은 작물들이 사실은 애매해서 구분되지 않는 경우가 많다는 것을 알고 계실 것입니다. 교차수정 등이 일어날 수 있는 등, 그냥 보면 분명 형질은 다른 것 같은데 형질의 교환이 가능한 것들을 일컬음입니다. 이러한 것들은 아직 종이 분화되지 않았을 때의 모습이라 생각할 수 있습니다. 선인장에서 그 예를 찾아보면 재미있을 것 같습니다. 선인장 중 유성류에 대표종들인 난봉옥, 은호난봉옥, (청)반야, 투구 등은 겉모습은 매우 다른데도 불구하고 교차수정이 가능하답니다. ^^

난봉옥
백운난봉옥
은호난봉옥
청반야
홍역난봉옥

농업적으로는 다른 종으로 구분하지만 생리적으로 이것들은 한 종에 속한다.

맺으면서…
결론은 좀 이상하게 써 봅니다.
인간은 머리가 발달하는 쪽으로 진화의 방향을 잡고 있습니다. 그것은 보통 IQ가 낮은 사람들은 점차 도태될 것이라는 예견을 가능하게 합니다. 하지만 진화에는 그렇게 간단하게 한 쪽의 경향을 이야기할 수 없는 경우가 많습니다. 그래서 IQ와 꼭 상관있는 것은 아니며, 결국 오랜 시간이 지난 다음에야 어떤 형질이 유리한지 알 수 있을 것입니다. 이것이 인간의 머리로 길고 짧은 것을 재단하려는 우생학이 옳을 확률이 거의 0에 수렴하는 이유입니다.

우리가 할 일은 현재의 환경에 최선을 다 해서 적응하는 것이 아닐까요?

18 thoughts on “왜 중간단계의 생명체는 존재하지 않는가?

  1. IQ가 나쁜 쪽이 번식에 더 유리하다면 백만년쯤 후에는 인간은 얼마든지 금붕어보다 머리가 나빠질 수도 있죠. ㅋㅋ
    가령, 정자가 더 활동적이게 만들고 더 오래 살아남게 하는 유전자가 IQ를 좋게 하는 유전자와 우-열 관계에 있고, 더욱이 IQ를 좋게 하는 유전자가 열성이라면, 백만년을 노력해도 확실하게 머리가 나빠질 겁니다. 그때쯤이면 블로거도 없겠죠. ㅋ

    1. 진화가 좋은쪽으로만 일어날 거라는 환상을 가진 사람이 너무 많아서 좀 편견을 깨고자 해봤습니다. ㅋㅋ
      그것도, “좋은 쪽”이라는 것이 개개인이 바라는 쪽으로 일어날 것이라고 생각하죠.

    2. 그런 내용의 미국영화가 있었던걸로 기억합니다.
      막 근육질 남자가 대통령하고 뭐 그런;;
      제목은 기억이 안나네요

  2. 핑백: melotopia
  3. 진화론을 배우고 진화론이 진리인것처럼 교육받았지만, 그래서 중간단계의 종을 찾을수없는 이유를 진화론에 입각하여 설명하셨는데요.. 그래도 설명이 안되는 진화론의 사각지대가 있다는건 님도 인정하시죠? 예를 들어 고래나 원숭이 입니다.. 식물은 그렇다치고 중간단계가 존재하지 않는 이유를 동물(정확하게 고래나 원숭이)을 예로들어 설명이 가능하신가요??

    1. 공부를 하다 마셨군요. 2006년 고래로 가는 중간단계 화석이 발견되었습니다.
      고래로 가는 중간단계 화석이 잘 안 나오는 것은 불안정한 상태에서의 상황이기 때문에 시간변화 속도상 화석이 남을 확률이 그리 높지 않은 거죠.

      원숭이는 왜요? 또 뭔 트집을 잡으려고??
      창조론으로 뭔가 하고 싶다면 그것으로 뭔가 해보세요. 예를 들어 신종플루로부터 주변 사람을 구한다던지…

  4. 어떤 싸움구경보다 창조론과 진화론의 싸움을 구경이 단연 재미있죠.

    1. 바로 위에도 한 사람 왔네요. ^^
      근데 문제는 창조론은 아무짝에도 쓸모가 없다는 점입니다. ㅎ

  5. 지금 확인해 봤더니 다음뷰 IT·스포츠 분야에서 3위에 링크되어 있네요. 이 블로그 운영하기 시작한 뒤 4번째인 것 같습니다. 물론 제가 쓴 글은 인기가 없어서 대부분 금방 내려옵니다만…. (그래도 이전의 무지개 관련 글(http://science.binote.com/65)은 좀 왔었죠. ^^ 그 뒤로도 검색으로 꾸준하기도 하고…)

    그래도 가끔 과학관련 글로 사람들이 몰려올 때 즐거움을 느낍니다. ^^ 오랫동안 한 블로그 유지하기 위해 노력하겠습니다. ^^

    1. 예상대로 이 댓글을 올린 직후 베스트에서 내려왔습니다. ^^
      솔직히 다음뷰에서 이런 글이 베스트에 오랫동안 올라있기는 힘들죠. 진화론 같은 것에 독자들이 기본지식을 갖추고 있는 것도 아니고, 이글루스 과학벨리도 아닌 바에야….

      그래도 무지개 관련 글은 이쁜 사진들이 많아서 꽤 오래 있었는데 말이죠. ^^

  6. 생물학 등 관련 분야의 전공자는 아니구요. 그저 아주 옛날(?), 대학 입시를 준비하느라 고등학교 생물과정은 아주 열심히 공부했던 부분은 있겠습니다. 그리고 성인이 되어서도 계속 과학 일반계에 관심이 많아서 이런저런 과학 서적이나 정보들을 꾸준히 보고 있는 정도라고 해야겠네요. 대학에서는 공학도(재료공학)였습니다. ^ ^

    인사차 말씀 드리느라 서문이 길었네요… ^ ^

    개인적으로 ‘후성유전학’에 관심이 많은 편인데요. 관련 자료들을 읽어 보면, 한 개체 생명체가 환경에 의해서(내외적 환경 모두 포함) 자신이 이미 가지고 있는 DNA 염기서열은 변하지 않더라도 가지고 태어난 유전형질의 ‘발현과 억제’는 얼마든지 가변적이라는 것이 주된 내용인 것 같습니다.

    그리고 요는, 그 해당 형질의 ‘발현과 억제의 메커니즘’이었던 것 같습니다. 즉, 어떻게 하면 필요한 형질은 발현하고 불필요한 형질은 억제하느냐 등이 되겠네요.

    현재로서는 내외적 환경의 영향에 의해 해당 개체 생명체가 그 영향을 받아서 형질을 발현 및 억제하는데, 많은 경우 그것이 스스로의 ‘의도나 의식’에 의한 것이라기 보다는 환경의 영향에 대한 일종의 ‘(자동)반응’에 의해서 된다는 것입니다. 즉 ‘현재의식적 의도’대로 되는 것은 아니라는 것이지요.

    그래서, 한 예로 암세포를 억제하는 기능을 가진 p53인가 하는 이름을 가진 유전자의 경우, 그 발현을 억제하고 있는 단백질이 있는데 어떤 요인에 의해서 그 단백질이 분리되어 버리면 본래 기능을 작동하게 되고(즉, 형질 발현이겠죠), 결국 암세포를 억제하는 기능을 한다고 합니다. 근데 이것을 인위적으로 하는 것이 어려운 것이구요. 자신도 잘 모르는 어떤 요인에 의해 그것이 된 분들이 흔히 말하는 ‘자연 암 치료자’의 케이스 들이겠고, 대부분의 사람들은 결국 암으로 죽거나 하겠습니다.(물론 암을 지닌채로 그 사실도 모른 채(행운이죠^ ^) 건강하게 천수를 다 누리고 돌아가시는 어르신들도 상당수 계시겠지만요. 돌아가시고 나서 해부해 보면 그런 경우가 종종 있다죠?)

    재미있는 것은, 기존 DNA의 염기서열(즉 그 내용)은 그대로라 하더라도, 사실 발현되지 않고 존재하고 있는 ‘형질’이 아주 많아서, 이미 있는 형질들만 제대로 발현해도 정말 놀라운 ‘변이’들이 가능하다는 부분이 아닌가 생각됩니다.

    근데 개인적으로 가장 궁금한 것은, ‘후성유전학’ 연구에서 밝혀진 부분 중에서 한 개체 생명체가 가지고 있는 ‘기존 DNA 염기서열의 변화’여부입니다. 염기서열의 변화는 정말 전.혀. 없는 것일까요?

    그리고 그 궁금증의 범위를 좁힌다면 ‘난자와 정자’속에 있는 즉 후손들에게 전달되는 DNA의 염기서열의 변화가 되겠네요. 후손으로의 ‘유전’여부 때문이지요.

    저는, 문외한임에도 불구하고 개인적으론 이 부분이 ‘진화’에 대한 어떤 핵심 비밀을 밝혀내는데 중요한 논점이 아닌가 생각이 됩니다. 물론 아닐 수도 있겠구요.

    즉, 후성유전체에 의해 변화된 형질이 해당 개체의 DNA 염기서열을 바꿀 수 있는 것인가?(일반세포에서의 변화와 생식세포(정자, 난자)에서의 변화 모두 궁금)-가 되겠습니다. 특히 생식세포의 경우가 그렇다면 당연히 후손에게 그 변화된 DNA구조가 유전되겠지요?

    아마도 생물학 전공자 분들이 이미 생각에 생각을 거듭했고 또 어느 정도 답도 이미 나와 있을 것이라고 짐작은 됩니다만, 아직은 책이나 기타 정보경로를 통해서 들어본 바는 없어서 혼자서 계속 궁금해 하고 있습니다.

    사실 ‘돌연변이’만으론 이 다양한 종의 존재와 ‘진화’ 등의 개념을 커버하기엔 무리가 많다는 것은 모두가 알고 있는 중론이니까 말이지요.

    혹시 관련해서 말씀해 주실 부분이 있으면 부탁드려 보고 싶습니다. (_ _)

    긴글 읽어 주셔서 감사합니다. (_ _)

    1. 혹시 http://science.binote.com/100380 이런 내용을 원하셨던 것은 아닌지요? 물론 에세이일 뿐이지만 말이죠. ㅎㅎㅎ

      ps. 이런 것은 사실 과학도 뭣도 아닙니다. 다만 한 번쯤 생각해볼만한 것이라 생각되긴 합니다.

  7. 과학이 발전하면 점점 그 근원에 접근해 가기야 하겠지만, 우주의 기원과 인류의 기원은 어쩌면 영원히 (정확히) 밝힐 수 없는 것이란 생각이 듭니다.

  8. ‘goldenbug’님이 링크해 주신 글을 흥미롭게 잘 보았습니다.

    그곳에서 ‘의식’을 말씀하신 부분만 살짝 잠시 제쳐놓고 본다면,
    이미 상당부분 이론적으로도 그리고 실험적으로도 정리가 된
    ‘후성유전학’의 이야기와 통하는 글이라 생각이 되는군요.

    그리고 아무래도 제가 질문드렸던, 후성유전학 측면에서 당대에 발현되거나
    억제된 해당 유전자가 DNA(일반세포와 생식세포 모두 고려)에서의
    영구변환으로 고착되느냐 안되느냐, 된다면 어떻게 되느냐의 문제는
    아무래도 전공자들, 그 중에서도 해당 분야를 깊게 공부하거나 실험하고
    있는 진짜 전문가 분에게 직접 물어봐야 의미있는 답변을 얻을 수 있을 것
    같습니다.

    답변해 주셔서 감사합니다. (_ _ )

    P.S. 아, 그리고 쓰신 ps글에 대해서는, 저 역시 유전자 형질발현의 주요 요소로서 ‘의식’의 요소를 주요하게 생각해 보려는 사람 중에 하나입니다. 특히 양방 의학 등의 항암치료 없이 암이 자가치유된 사례들을 보면, 그 땐 물론 환경의 요소(가령, 숲에 가서 산다든가 등의 경우)도 있겠지만 아무래도 해당 환자분의 ‘의식’적 측면이 크게 작용했다 해석할 여지가 많거든요.
    그리고 ‘과학도 뭣도 아닙니다’라고 쓰신 부분은 ‘겸손’의 말씀으로 이해했습니다. ^^.
    아무래도 블로그 글쓰기를 하다보면 최대한 객관적이나 합리성 등을 유지해야 하는 측면을 무시할 수 없으니까요. 하지만, 잘 아시다시피 오늘날 ‘과학’이라고 하는 분야도 어느 정도는 ‘과학 미신’적 측면의 부분들이 또한 없다할 수 없는지라, 비록 우리가 객관성과 합리성을 추구하고자 하는 것은 멈출필요가 없겠지만, 그 당연한 추구와는 별도로 ‘과학’이라는 도구에 정도 이상의 ‘절대성’을 부여할 필요는 없다고 여겨지기도 합니다. ‘과학’은 어디까지나 ‘지금까지 우리가 발견하고 안 만큼’만의 지혜이니까 말이지요. 우리가 사용하고 쓰기에 좋은 정도만큼, 그리고 그것이 받을 자격이 있는 만큼만 ‘자격’을 주면 되겠죠. 물론 그 ‘만큼’이 결코 적진 않겠습니다만… ^ ^

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