Transcript 진화적 발산
제5장 진화와 생물다양성 생명의 기원 원시지구에서 생명이 어떻게 출현했을까? 지구의 생명체는 46-47억년에 걸쳐 두 단계로 발달. • 유기분자물질과 생물고분자물질과 화학반응계의 화학 적 진화 생물학적 진화 •단세포성 원핵생물인 세균으로부터 단세포성 진핵생물 이 발생하였고, 이어 다세포성 생물이 발생 •화석 •화학적 분석 (방사선동위 원소) •DNA분석 (빙하의 얼음 속) 5-2 진화와 적응 진화(evolution) •연속적인 여러 세대를 거쳐 한 개체군의 유 전적 조성이 변화하는 현상 •시간의 흐름에 따른 개체군의 유전적 조성 의 변화 •환경조건의 변화에 대한 적응의 추진력 진화론(theory of evolution) •생물은 생물로부터 나온다. 소진화(microevolution) •시간에 따른 한 개체군의 유전자풀의 변화 • DNA분자에서 생겨난 이로운 변화 또는 돌연변이가 후손으로 전달 될 때 발생. •유전자풀(gene pool) : 다음세대의 자손에 게 이용가능한 유전자 •한 개체군의 구성원은 동수동종의 유전자 를 가지나,대립유전자(allele)가 나타나기도 한다. •유성생식은 대립유전자의 무작위적 조합 발생 •그 결과 한 개체군의 각 개체는 다른 조합의 대 립유전자를 가짐-돌연변이 발생 돌연변이-한 세포 내에서 일어나는 후손에게 유 전될 수 있는 DNA분자의 무작위적 구조 또는 수 의 변화 •DNA가 X선이나 화학물에 노출 •세포분열시이나 생식시 유전정보의 실수 •생식세포에서 일어난 것만 후손으로 전달 •무작위, 예상불가, 새로운 대립유전자의 공급원 자연선택(natural selection) 개체가 가진 유전적 특성으로 인해 생존과 후손생산의 기회가 증진되는 것 • 개체군내 어떤 특성에 의해 유전적 변이가 있어야 함. •그 특성이 한 세대에서 다른 세대로 유전되어야 함. •그 특성이 차별적 생식을 유도해야 함. 적응(adaption), 적응적 특성(adaptive trait) •현재의 우세한 환경조건 하에서 더 잘 생존하고 생식할 수 있도록 만드는 유전되는 특성 •자연선택은 적응적 특성을 가진 대립유전자에 생존기회 를 더 많이 준다. 유전자에 돌연변이가 일어나고, 개체들이 선택되 고, 개체군은 진화한다. 공진화(coevolution) •종사이의 상호작용도 각 종의 개체군에서 소진 화를 일으킨다. •두 개체군이 오랜 시간에 걸쳐 상호작용을 하게 되면 한 종의 유전자풀의 변화에 다른 종의 유전 자풀의 변화를 유도 박쥐 음파탐지사냥 주파수변동 나방의 초음파 박쥐소리에 민감한 귀 초음파발생 생태적 지위(ecological niche) •한 종의 생활방식 또는 생물군집 •생태계에서의 기능적 역할 •한 종의 생존과 경쟁에 영향을 미치는 모든 것 •그 종이 사는 물리적 장소인 서식지와는 다름. •기본지위(fundamental niche) 다른 종과의 직접적인 경쟁이 없을 때 이론적으로 이용 가능한 물리적, 화학적, 생물학적 조건과 자원의 잠재적 인 최대범위 •실현지위(realized niche) 같은 자원에 대해 경쟁을 피하고 생존하기 위해 기본지 위의 한 부분만을 차지하는 것 일반종과 특수종 일반종(generalist species): 넓은 생태적 지위 특수종(specialist species): 좁은 지위 특수종 호랑이도룡뇽 빨간머리딱따 구리 자이언트팬더 일반종 사람 파리 바퀴벌레 쥐 너구리 살모사 메기 모래해안과 연안습지의 조류. 특수한 먹이 지위를 가짐. •자원이 부족할 경우 특수종이 유리 •시간이 지나 종 사이의 경쟁이 줄면서 한정된 자 원을 공유하는 다양한 종으로 진화 •진화적 발산(evolutionary divergence) 진화적 발산 하와이섬에 사는 여러종류의 벌새 한 조상에서 시작 해서 특수화된 지 위를 가지는 유사 한 종으로 진화 적응을 제한 하는 요인 •새로운 환경에 적응하기 위한 개체군의 능력은 유전자 풀과 번식속도에 제한된다. •유전자풀에 이미 존재하고 있는 유전형질에 대해서만 적응을 유도 •유익한 유전가능 특성이 있어도 생식능력에 의해 제한 된다. 가장 잘 적응하는 개체들이 가장 번창한다. 종분화(specification) •자연선택이 완전히 새로운 종을 만들어 내는 것 •이소적 종분화(allopatric specification) 지리적 격리(geographic isolation) 생식적 격리(reproductive isolation) •동소적 종분화(sympatric specification) 가까이 살고 있으나, 돌연변이나 행동적 변화로 상호 교배가 불가능함 지리적 격리 생식적 격리 지리적으로 격리된 개체군 사이에서 유전적 조성이 달라 져 같은 장소에 살게 되더라도 생산력이 있는 자손을 못 만들게 된다. 멸종(extinction) •변화하는 환경에 적응하지 못할 때 그 종은 멸종 하게 된다. •지금까지 존재했던 종의 99.9%가 멸종 •자연멸종(background extinction) 국지적인 환경 조건이 변할 때 1-5종/백만종, 년 •대멸종(mass extinction) 25-70% •대감소(mass depletion) 적응방산(adaptive radiation) •변화된 환경에서 새로운 생태적 지위를 채우기 위해 수많은 종이 생겨나는 현상 •대멸종 후 적응방산기간은 백만-천만년 소요 인간활동이 생물다양성에 주는 영향? 생물다양성(biodiversity) •종분화에서 멸종을 뺀 것 •20세기동안 자연멸종 속도의 100-1000배 증가 •즉 인간에 의한 멸종 속도;100-1000종/백만종,년 •2030년가지 현재 종의 1/5 멸종 •21세기말 ½ 멸종 •새로운 대감소와 대멸종 •최대한의 노력으로 예상속도 반 줄임 •(Primm & Wilson) 인위선택 (artificial selection) •바람직한 유전적 특성을 선택하여 선택적 교배 •다양한 유전적 특성에도 불구하고 서로 교배가능하 고 생식능력이 있어 같은 종 유전공학(genetic engineering) •유전자변형(gene splicing) •생물에서 나온 유전자를 분리, 변형,증식, 재조합 하는 기술 •유전자변형생물(genetically modified organism) •형질전환생물(transgenic organisms) 생물제약(biopharming) •유전공학적으로 개발된 동물을 의약적 용도, 산 업용 화학물질, 인간의 장기를 생산하는 생물공장 유전공학의 전망은 예측 불가능고, 윤리적, 법적, 환경적 문제를 야기시킨다. 현재도 유전공학적 연구와 개발을 규제해 야 하는가에 대한 논쟁이 끊이지 않는다. 인간이 짧은 시간에 강한 종으로 진화한 것은 두뇌와 강한 엄지손가락 덕분이다.