5월의 작은 선인장

"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 알아들으려고 하지 않았습니다.
시간이 흘러 종교적인 조롱이나 박해가 줄어들자 여러가지 논리적인 비판이 가해졌습니다. 처음에는 그에 대해서 진화론자들이 답변하지 못했지만, 현재에는 대부분의 의문점에 대해서 연구가 진행되어있습니다. 물론 아직까지 완전한 설명은 불가능한데, 이것은 과학 전반에서 아주 기초적인 것처럼 보이는 문제들도 해결 안된 것이 많다는 것을 생각한다면 그리 이상한 것은 아닙니다. 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 공부할때에 소립자, 원자 혹은 분자들 하나하나의 종류와 상태와 움직임을 고려하면 문제가 쉽게 풀리는 경우가 많은것처럼 생물학에서의 기본은 DNA와 생물개체이기 때문입니다.

생명체가 진화됐다는 것은 생명체 내의 DNA가 변화됐다는 것입니다. 그 변화가 생명체에 도움이 될지 손해가 될지는 모르겠지만, DNA가 변화가 되는 돌연변이는 생명체가 변했다는 것을 의미하고, 시간이 지나면서 그 개체들이 안정되면 그것이 바로 진화가 되겠지요.

한 다수의 개체가 포함된 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 종과 번식하기도 힘들고, 자연상태에서 살아남기도 무척이나 어렵겠지요. 그래서 시간이 지나면서 점차 돌연변이 DNA는 사라지게 된답니다.
반대로 돌연변이가 개체에 도움을 준다면 이 개체는 더 쉽게 다른 개체와의 자손을 남기게 될 것입니다. 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 가정한다고 하고 다음 번식을 살펴봅시다.

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 인간에 의해서 더 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 틀려지게 됩니다. 결국 시간이 한참 흐른 후 만나게 되도 서로 번식이 불가능해지게 되어 종이 틀려지는 것입니다.

이제 진짜 질문에 대해서 생각할 때가 됐습니다.

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.

맺으면서...
결론은 좀 이상하게 써 봅니다.
인간은 머리가 발달하는 쪽으로 진화의 방향을 잡고 있습니다. 그것은 머리가 나쁜 사람들은 점차 도태될 것이라는 예견을 가능하게 합니다. 하지만 진화에는 그렇게 간단하게 한 쪽의 경향을 이야기할 수 없는 경우가 많습니다. 그래서 머리가 나쁜 사람들이 항상 손해를 보는 것은 아니며, 결국 오랜 시간이 지난 다음에는 어떻게 변할지 정확히 알지 못할 것입니다.
우리가 할 일은 현재의 환경에 최선을 다 해서 적응하는 것이 아닐까요?