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4강. 소진화와 대진화
이 강의안은 『핵심생명과학』(2013. 바이오사이언스) 자료를 토대로 제작되었습니다.
생명과 성
소진화와 대진화의 정의
소진화 (Microevolution): 세대에 걸쳐 유전자 풀(pool) 에서 일어나는 대립인자의 빈도 변화 과정
대진화 (Macroevolution): 계통수의 주요 가지를 정의
하기에 충분한 새로운 특성이 나타나는 과정
진화의 재료는 변이이다
동일한 시기에 특정 지역에 사는 동종의 모든 개체들 은 집단(개체군)을 이룬다. 이 집단이 진화의 최소 단 위이고 이 차원에서의 진화를 소진화라고 한다.
새로운 유전자 또는 새로운 대립유전자는 오직 돌연변 이에 의해서만 생긴다.
대부분의 돌연변이들은 적응에 효과가 없거나 해롭지만, 일부는 적응을 증가시킨다.
유성생식 생물들 사이의 유전적 재조합은 적응이 일어
날 수 있게 해주는 형질변이의 대부분을 만들어낸다.
자연선택과 소진화-1
적응도 (fitness)란 특정 개체군 내에서 한 개체가 자손 을 생산하는 능력이다.
한 개체가 생산해 낸 개체의 수로 적응도를 측정할 수 있다.
한 생물이 더 많은 자손을 남기면 다른 개체들에 비해 더 높은 상 대적 적응도(relative fitness)를 가진다고 한다.
자연선택은 개체의 표현형에 작용함으로써 한 집단 안에서 특정 유전자형을 선호한다.
자연선택과 소진화-2
자연선택은
표현형 범위의 한쪽 끝에 있는 드문 개체들을 선호할 수도 있고 (방향성 선택),
중간형의 표현형보다는 양쪽 극단에 있는 개체들을 선호할 수도 있으며(분단성선택),
극단의 표현형들에 불리하게 작용할 수도 있다(안정화 선택).
자연선택과 소진화-3
유전자 풀 내의 유전자 조성의 변화, 즉 소진화는
자연선택에 의해 번식 성공도가 큰 개체들이 번성하거나
우연적인 요인에 의해 개체군의 일부가 고립되는 유전적 부동이 일어나거나
개체군들 사이의 유전적 교환을 허용하는 유전적 흐름 등이 있 을 때 일어난다.
번식성공도의 차이는 특정 대립유전자가 다른 것들에 비해 높은 비율로 그 다음 세대로 전달되는 결과를 낳 는다 .
개체군들 사이의 유전자 교환은 시간이 지나면서 이들
사이의 차이를 줄이는 경향도 있다.
성선택(sexual selection)
성선택은 2차 성징들의 성적 이형성을 만들어 진화를 이끄는데 , 그 2차 성징들은 개체들이 짝짓기를 할 때 이점이 된다.
성선택에는 동성내 선택과 이성간 선택이 작용한다.
유전적 변이에 의해 강화되는 질병저항성은 무성생식과 비교해 볼 때 유성생식의 번식 속도가 훨씬 느림에도 불구하고 유성생 식이 유지되는 이유를 설명해 주는 한 가설이다.
자연선택은 완벽한 생물을 만들 수 없다
자연선택은 이미 존재하는 변이들을 편집할 뿐이다.
진화는 역사적 제약을 받는다. 모든 생물종은 각각의 조상으로부터 유전적 특징을 물려받기 때문에 그 범위 내에서 진화가 일어난다.
적응은 많은 경우, 절충이다. 즉, 하나의 유리한 점을 얻기 위해 불리한 점을 감수할 수도 있다.
우연 , 자연선택, 환경 등은 서로에게 영향을 끼친다.
생물학적 종 개념과 대진화
한 개체군에서 대립유전자의 빈도가 변화하는 소진화는 종의 분화를 일으킬 수 있고 이것이 축적되는 오랜 시간을 지나 광범위한 규모의 대진화를 유도하게 된다.
생물학적 종은 그 구성원들 사이에서는 교배가 일어나 생 식 능력 있는 자손을 낳을 수 있다.
생물학적 종 개념이 종분화 과정을 생각할 때는 매우 유용 하지만 몇 가지 중요한 한계를 가지고 있다. 예를 들면, 화 석으로만 알려졌거나 무성생식으로만 번식하는 생물에게 는 적용될 수가 없다.
정확히 상이한 종으로 분화되었다고 보기는 어려우나 일
정 정도의 차이를 나타내는 집단들을 아종 또는 품종으로
지칭한다 .
생식적 격리-1
생식적 격리 메커니즘은 종간 유전자 흐름을 제한한다.
접합 전 장벽은 수정이 일어나는 것을 방지하는 생식적 격 리 메커니즘이다.
시간적 격리는 두 종이 서로 다른 시기(해, 계절, 날짜 등)에 생식을 하 는 경우에 일어난다.
서식지 격리는 밀접하게 연관되어 있는 두 개의 종들이 같은 지역에서 서로 다른 서식처에서 서식하며 번식할 때 일어난다.
행동적 격리에서는 명확히 구별되는 구애행동들이 종간 교배를 가로 막는다.
기계적 격리는 유사한 종들 간에 생식기의 구조 차이로 인해 교배 자체 가 불가능하기 때문에 일어난다.
배우자 격리는 서로 다른 종들로부터 형성된 배우자들이 화학적 차이 로 인해 서로 양립할 수 없을 때 일어난다.
생식적 격리-2
접합 후 장벽은 수정이 일어난 후에 유전자의 전달을 막아주는 생식적 격리 메커니즘이다.
잡종치사는 이종간 배우자가 수정되어 형성된 배가 발생 동안 죽게 되는 것이다.
잡종불임은 성체가 될 때까지 살아남은 종간 잡종들이 성공적으 로 생식하는 것을 막는다.
잡종약세는 성체까지 살아남아 성공적으로 생식까지 하는 잡종 들의 자손이 한 세대 또는 단지 몇 세대 만에 생식하지 못하도록 한다.
종분화(speciation)-1
종분화란 한 조상 집단으로부터 새로운 종이 출현하는 것이다
이소종분화 (allopatric speciation) 는 한 집단이 그 종
의 다른 집단들로부터 지리적으로 고립된 후, 연이은
분화에 의해 나타난다.
종분화(speciation)-2
동소종분화 (sympatric speciation) 는 지리적인 고립 없이 일어난다.
식물에서 나타나는 동지역성 종분화는 거의 절대적으로 타가다 배수체에 의해 기인한 것들이며, 이 경우 두 세트 이상의 염색체 를 가지는 하나의 배수체성 개체는 두 가지의 서로 다른 종에서 유래한 잡종이다.
한 종에서 유래한 이배체 생식세포의 수정에 의해 자가다배수체 가 출현하여 새로운 종이 탄생할 수 있다.
지리적으로 동일한 곳에서 서식지가 분화되면서 새로운 종이 출 현할 수 있다.
번식을 위해 특정 형질을 지닌 대상만을 선택하는 성선택에 의 해 새로운 종이 출현할 수 있다.
대진화적 변화
대진화는 집단들에서 일어나는 종 단위나 혹은 그 이상 분류 학적 그룹(즉, 신종, 속, 과, 목, 강, 문, 계, 영역)들 중 그들의 위치를 바꾸어 놓을 정도의 대규모의 형태 형질적 변화를 수 반한다 .
대진화는 진화적으로 전혀 새로운 형태를 출현시키는데, 이
것은 생물체가 성장하거나 성숙할 때 일어나는 일련의 연속
된 사건들인 발생의 과정 동안에 일어난 변화에 의한 것일 수
있다 .
발생 유전자의 변화와 대진화
호메오 유전자는 생물의 몸을 만드는 공간배열 과정에 관여 한다 .
초파리와 생쥐의 염색체에서 여러 호메오 유전자들의 배열 순서는 보 존되어 있다.
혹스 유전자를 지닌 염색체는 척추동물, 턱이 있는 생물의 출현 등에 걸쳐 두 번 복제되었다.
혹스 유전자 발현의 차이에 의해 생긴 발생의 변화는 진화의 한 과정 이다.
