[강신종 쌤의 '재미있는 과학이야기' (33)] 변이와 다양성 (상)

생물은 변이와 환경 적응을 통해 다양해졌죠
다윈은 자연선택설로 진화과정을 설명했어요

대멸종과 새로운 시작

예를 들면 5차 대멸종으로 공룡 등 거대 파충류는 사라졌지만 작은 몸집의 포유류가 빈자리를 차지하게 됐다. 이처럼 대멸종 이후 생태계가 회복되는 과정에서 새로운 환경에 적응한 생물들이 빠르게 번성해 멸종한 생물들의 빈자리를 채우고, 환경 변화에 적응하고 다양하게 분화해 새로운 종으로 ‘진화(進化)’했고, 생명의 다양성이 증가하게 됐다.

다윈의 탐험

‘진화론(進化論)’을 이야기할 때 절대로 빼놓아선 안 될 사람이 바로 찰스 로버트 다윈(Charles Robert Darwin, 1809~1882)이다. 그는 1831년 해군측량선 비글호에 박물학자로서 승선해 남아메리카, 오세아니아, 아프리카의 세 대륙과, 태평양, 인도양, 대서양의 세 대양, 그리고 많은 섬을 탐사했고 항해 중에 본 동식물의 상이나 지질(地質) 등을 조사했다. 에콰도르의 해안에서 약 1000㎞ 떨어진 갈라파고스 군도에서는 서로 다른 종류의 동물상과 식물상이 섬마다 다르게 분포하고 있음을 관찰하게 된다. 특히 다윈의 흥미를 끈 것은 핀치(finch)라는 새의 부리 모양이 섬에 따라 모양이 조금씩 달랐다는 점이다.

1839년 다윈은 《비글호 항해기(Journal of the Voyage of the Beagle)》라는 책에서 다른 환경의 섬과 갈라파고스 군도에서 생활하는 같은 계통의 생물에서 볼 수 있는 사소한 변이(變異)의 관찰 결과를 정리해 발표하였다.

1859년 《자연선택에 의한 종의 기원(On the Origin of Species by Means of Natural Selection or the Preservation of Favoured Race in the Struggle for Life)》이라는 책을 다윈이 출판할 당시 초판이 당일 매진됐을 정도로 사회에 엄청난 파문을 불러일으켰다. 진화론에 본격적으로 불이 붙었다. 영국 런던에서 발간된 한 학술지에 실린 서평에는 “원숭이가 인간이 되었다면, 무엇이든 인간이 되지 말라는 법이 있겠는가?”라며 다윈을 원숭이로 묘사한 만평들이 신문이나 잡지에 등장했다고 한다. 당시에는 “하나님이 자기 형상 곧 하나님의 형상대로 사람을 창조하시되 남자와 여자를 창조하시고(창세기 1장27절)”라는 성경 말씀을 바탕으로 하는 ‘창조론’을 믿는 사람이 많았다. 여기에선 ‘진화론’을 중심으로 이야기하려 한다.

충격! 자연선택론

표제에 나타나 있듯이 다윈은 ‘자연선택(Natural Selection)’에 의한 진화, 즉 환경에 잘 적응한 변이를 갖는 개체 수가 증가하게 된다고 생각했다. 자연선택이란 동물은 주어진 환경에서 살아남을 수 있는 것보다 많은 수의 자손을 낳기 때문에 집단을 구성하는 개체 사이에 생존 경쟁이 일어난다. 이 때문에 이런 환경에 적응하거나 환경 변화에 유리한 변이를 가진 개체는 그렇지 못한 개체에 비해 생존 경쟁에서 살아남을 가능성이 높아 자손을 더 많이 남기게 된다는 것이다. 즉 자연선택설은 “생물의 어떤 종(種)의 개체 간 변이가 생겼을 경우 환경에 가장 적합한 생물은 살아남고, 부적합한 생물은 멸망해 버린다”는 뜻이다.

기린의 목 길이와 오늘날 항생제의 사용 증가로 항균성이 있는 물질이나 방사선으로 살균되지 않는 ‘내성세균(resistant bacterium)’의 출현 등은 변이와 자연선택에 의한 진화를 설명하는 좋은 예이기도 하다.

◆이 글은 고등학교 1학년 학생들이 읽기 쉽도록 통합과학 교과서 내용을 중심으로 구성됐습니다. 이번 호에는 교과서 III 단원인 ‘변화와 다양성’ 중에서 생명의 다양성을 이야기하려 합니다. “변이와 자연선택에 의한 진화의 원리를 이해하고, 항생제나 살충제에 대한 내성세균의 출현을 추론할 수 있다”라는 성취 기준을 중심으로 변이와 자연선택에 의한 진화를 설명합니다.

강신종 < 용화여고 교사 >