분류학의 목적

분류학의 정의 Chapter 2

분류학의 목적

I. 생물학에서 동물분류학의 위치 1. 기초과학으로서 동물분류학의 기여

2. 응용생물학에서 동물분류학의 기여

II. 동물분류학의 연구 단계 1. 분석 작업

2. 종합 작업

3. 계통 수립 작업

III. 동물분류학에 관련된 용어

1. 동물군(動物群)을 동정(同定), 명명, 기재

2. 자연적(自然的), 또는 계통적(系統的) 유연관계 (類緣關係)를 반영하는 분류체제(分類體制)를 정립

3. 생물학의 여러 분야로부터 증거를 수집하여 분류군 간의

유연관계를 과학적으로 규명하며 계통을 추적하는 것

Identification (동정) Classification

Taxonomy Systematics

The science of finding, describing, classifying and naming organisms

(at http://en.wiktionary.org) the study of the diversity of life on the planet Earth,

both past and present, and the relationships among living things through time(at http://en.wiktionary.org)

 분류학의 주요 임무

• 재료의 비교를 통해

1. 종과 상위 분류군(higher taxa)의 독특한 특성(characteristics) 결정 2. 그 구성원들이 공통적으로 갖고 있는 속성(traits)이 무엇인가를 결정 3. 분류군들 사이의 차이 또는 공통점에 대한 생물학적 원인을 밝히는 것

⇒ 결국, 다양한 분석과 정보를 이용해 분류군(分類群, taxa) 내의 변이 (變異, variation)를 다룸.

⇒ 심슨(Simpson, 1945)

"분류학은 동물학의 가장 기초적인 동시에 가장 포괄적인 학문이다"

영남대학교

1. 기초과학으로서의 동물분류학의 기여

<

생물학의 모든 분야는 분류학에 의존한다 >

1. 생태학(ecology)

2. 지질연대학(geological chronology) 3. 실험생물학 (experimental Biology)

4. 비교생화학(comparative biochemistry)

5. 생물지리학(biogeography), 집단유전학(population genetics)의 형성

6. 동물행동학(ethology)의 발전에 기여

동물분류학은 여러 분야(의학, 보건, 농업, 임업, 수산업 등)에서 그 분야만의 지식으로는 다루기 어려운 문제를 해결하는 실마리가 됨

1. 유럽에서 말라리아(malaria)에 대한 매개충

2. 하와이에서 바구미(fern weevil) 등의 방제,

Syagrius fulvitarsis

Pascoe 1857년 오스트리아 표본 발견- 65년후 Pemberton에 의해 Braconid 로 방제

3. 국제무역에서 저장곡물의 피해를 야기하는 해충의 원산지 추적

4. 멸종위기에 처한 호랑이의 지리적 아종간 교배의 결과를 예측하기 위한 유전 자 분석

5. ‘멸종위기에 처한 동식물의 거래에 관한 국제협정(CITES)’ 에 의해 보호 받는 고래의 고기가 밀매되는 것을 방지하기 위한 연구

6. 생태적으로 파괴된 지역의 동물상 복원을 위한 원래의 종목록 작성

말라리아 기생충 plasmodium malaria 혈구에 있는 기생체의 알

영남대학교

① 생명과학에 기여

: 동물의 다양성을 연구하고 계통을 추적하여 생명과학의 세부 분과에서 활용할 가치가 있는 정보 제공

② 기타분야에 기여

: 다른 사회 및 자연과학 분야의 연구에 모티브가 될 수 있는 연구나 정보의 기반 조성

③ 현실 참여적인 봉사

:

사회경제적으로나 농림 및 의학적인 문제나 위기 해결

④ 지표적 및 균형적 역할로 기여

:

생물에 관한 개념을 구체화시켜 생물학과 기타 학문의 균형적 발전 유도

동물분류학의 타 분야에 대한 기여도 및 주요한 역할 요약

 표본을 식별하는 단계

1. 본질적으로 상동인 종류로서 쉽게 인식될 수 있는 표본들을 모아서 구분 2. 표본들 사이의 분명한 차이를 확인하고 일단 표본의 형태가 동일한 표현군(表現群; phenon)으로 묶음(정돈-整頓, sorting작업)

3. 정돈 된 표현군은 표현군 간의 변이를 고려하여 기준분류군(基準分類群)인 종으로 동정

 동정 된 후 또는 기재된 후

1. 서로 연관된 종들을 유사성의 정도에 따라 분류군으로 묶어 적절한 상위분류군(上位分類群)을 구성

2. 이때 각 상위분류군에 배정된 종들의 공통적 특성으로 상위분류군을 정의하여 그 분류군의 분류학적 한계를 정함

3. 이 분류군을 여러 분류범주(分類範疇, taxonomic category) 중에서 계급구조(階級, hierarchy)에 적절한 등급(等級, rank)를 부여

동물분류의 결과

1. 자연사박물관이나 전시관에서 표본의 전시와 보관, 대중을 위한 동정이나 교육과 같은 서비스 등의 많은 분류행위가 가능

2. 여러 종류의 분류학적인 논문이나 저서들이 출간

3. 이런 다양한 분류작업의 결과는 편의상

• 식별분석 단계

• 비교종합 단계

• 계통추적 단계

⇒ 각 단계는 상호간에 보완적이면서 중첩되어 진행되므로 전혀 다른 분야

나 단계가 아니라 연결된 것.

⇒ 각 작업마다 상당한 기간의 교육과 집중된 훈련을 통해 비로소 습득되는

전문성이 요구.

1. 식별분석 작업(識別分析 作業, analytical stage, α- taxonomy)

동물을 채집

동정(同定)

기지종(旣知種, known species)의 분포를 확인 신종(新種, new species)

해당하는 상위분류군 배정( 속, 과, 목 ) ⇒표본을 분석하는 단계, 동정(同定, identification)의 단계

ex) 자연사박물관의 일반적 작업, 지역상(地域相, fauna) 보고, 원정조사 보고

2. 비교종합 작업(比較綜合 作業, synthetic stage, β-- taxonomy) 종 수준의 분류군

유연관계의 정도에 따라 상위분류군으로 배열 계통 정리

=> 논리적인 분류행위(分類, classification)가 이루어지는 단계

해부학적(解剖學的), 세포학적(細胞學的), 발생학적(發生學的), 행동학적(行動學的), 수리적(數理的), 생화학적(生化學的)등의 가능한 모든 자료를 종합하는 단계

ex) 검토(檢討, review), 개정(改正, revision) 등.

3. 계통추적 작업(系統追跡 作業, phylogenetical stage, γ-taxonomy)

1. 종내변이(種內變異, infraspecific variation) 종분화(種分化, speciation)

기타 진화적 요인 연구

2. 모든 유용한 정보 및 자료의 분석과 종합을 통하여 얻어진 계통발생상 또는 진화적 유 연관계를 토대로 하여 종 분화 과정을 밝히고 가능한 한 자연분류에 가까운 체제를 수 립하는 단계

ex) ① 변이(變異, variation)와 변이성(變異性, variablity) ② 다형현상(多形現狀, polymorphism)

③ 종역학(種力學, species dynamics) ④ 공진화(共進化, coevolution)

⑤ 모노그래프(monograph)

Summer form Overwintering form Arthula

1. 동정(同定, identification)

- 현재 분류되어 있지 않은 생물을 식별하여 이미 기재되어 있는 종 수준의 분류군에 해당 되는 것을 확인하거나 현재까지 기재되지 않은 새로운 종임을 확인하는 분류행위

- 수사(搜査), 검역(檢疫), 보험(保險), 배상(賠償) 등이 관련된 분야에서는 동물의 동정과 그 행위를 묶어 권위적인 또는 과학적 판단의 의미를 부여하여

감정(鑑定)

이라는 용어로 쓰

기도 함

2. 분류군(分類群, taxon, taxa)

- 분류작업의 결과로 묶여진 군으로서, 그 군의 독특한 속성으로 다른 군과는 구별되며 어느 한 분류계급에 할당된 군(群). 한 분류군은 실존하는 생물의 한 집단을 나타내기 위해 분류작업에서 사용되는 형식적인 단위 (Simpson, 1961).

3. 분류범주(分類範疇, taxonomic category)

- 한 분류군이 예속된 부류(部類, class) 또는 계급구조(階級構造, hierarchy) 수준 - 분류범주에 속하는 분류군은 실재하는 생물군이나 분류범주(分類範疇, category) 그 자체는 추상적 용어로 등급의 이름만 나타냄

7개의 필수 분류범주 계(界, Kingdom)

문(門, Phylum) 강(綱, Class)

목(目, Order)

과(科, Family)

속(屬, Genus, 복수 genera)

종(種, Species)

동물계(Kingdom Animalia)

척색동물문(Phylum Chordata) 포유강(Class Mammalia) 영장목(Order Primates) 인과(Family Hominidae) 인속(Genus Homo) 인종(Homo sapiens)

5.

형질상태(形質狀態, characteristics, character state)

- 형질의 조건이나 가치, 주로 양(量)이나 질(質)로 표현 ex) 체색이 적색, 황색, 녹색

발가락이 2, 3, 4, 5--- 확실히 구분되는 방법으로 표현하거나 셀 수 있는 것

4.

형질(形質, character)

- 원래 생물에 대해 기재할 수 있는 모든 형태 또는 속성(屬性, attributes) - 실제 분류학에서 통용되는 의미는 대체로 한 분류군을 다른 분류군과 구별하도록 하는 차이가 되는 특별한 속성 즉, 특징

형질(形質, character)과 형질상태(形質狀態, characteristics, character state)

ex) ‘A’ 라는 형질의 형질 상태는 A, A, A, a, a, a ...

형질 – 날개, 날개의 수

형질 상태 – 날개가 있다, 날개가 없다, 한 쌍, 두 쌍

형질 형질 상태

날 개 없다 있다

형질 형질 상태

날개의 수 한 쌍 두 쌍

6.

표현군(表現群, phenon, 복수 phena)

- 형태적으로 상동(相同)인 표본들 (Camp & Gilly, 1943) - 자매종(姊妹種, silbling species): 한 표현군 내에 여러 종이 포함

- 성적이형현상(性的異形現狀, sexual dimorphism): 암수의 표현형이 다른 경우 암수가 각각 다른 표현군에 속함

7.

운영분류단위(運營分類單位, operational taxonomic unit, OTU)

- 수리분류에서 사용되는 인위적인 단위로서 분류군 또는 동등한 의미의 인위적인 단위.

- 실제로는 개체가 분류의 단위이지만 개체가 분류군을 대표할 수 없으므로 인위적인 분류의 기본단위를 설정한 것

- 운영분류단위는 모든 분류범주를 의미함 (고, 1988).

Hyla suweonensis Hyla japonica

8.

상동(相同, homology)

- 외견상 다양한 형태나 기능으로 나타나지만 해부 및 발생학적으로 동일한 기관 - 분류학에서는 계통발생적 기원이 동일한 기관(器官, organ)간의 관계

ex) 인간의 팔, 기린의 앞다리, 참새의 날개

외형이나 구조는 다르지만 근본적으로 같은 부위에 위치하며 발생기원이 같음.

9.

상사(相似, analogy)

- 외관이나 기능은 비슷하나 발생 기원이 다른 기관들

- 분류학에서는 상동이 아닌 기원에서 파생되어 같은 기능을 하는 기관의 유연성의 차 ex) 새와 나비의 날개, 어류와 파충류의 비늘

상사 상사

상동

상동(homology)

과

상사(analogy)의

관계

 상사 구조 - 쥐와 고양이는 포유동물로서 각각 자신의 육상 생활에 적합하도록 발달한 외부형태

- 돌고래와 상어는 포유류와 어류로서 서로 다른 조상에서 유래하였으나 수중 생활에 적합하도록 진화된 체형

 상동 구조 - 쥐, 고양이, 돌고래는 발생 기원이 같은 젖샘 (mammary gland)

10. 선조형질(先祖形質, primitive, plesiomorphous character)

- 조상이 가진 형질과 유사한 또는 가까운 형질

- 어느 분류군의 조상종에 가까운 상태인지 설명가능

11. 파생형질(派生形質, derived, apomorphous character)

- 분류군 내에서 조상종의 형질에서부터 파생된 형질

12. 단계통군(單系統群, monophyletic taxon)

- 공통조상으로부터 갈라진 모든 종과 조상종을 포함하는 분류군

13. 측계통군(側系統群, paraphyletic taxon)

- 한 분류군(分類群)의 공통조상의 모든 후손종을 다 포함하지 못하는 분류군

14. 다계통군(多系統群, polyphyletic taxon)

- 한 분류군(分類群)에 속한 모든 종들의 공통조상을 모두 포함하지 않는 분류군

단계통군 측계통군 다계통군

1. 단계통군 : 분류군 E,F,G,H는 공통 조상을 포함하며 단일 공통 조상의 후손종으로 구성

2. 측계통군 : 분류군 C,D,E,F,G,H는 공통 조상을 포함하며 단일 공통 조상의 후손종으로 구성되나 단일 공통 조상에서 유래한 모든 후손종을 포함하지 않음

3. 다계통군 : 분류군 C,D와 E,F,G는 서로 다른 공통 조상으로부터 유래한 후손종으로 구성

 여러가지 계통도의 종류

세 가지 계통수를 보고 단계통, 측계통, 다계통을 설명하라

1

3

2

15. 종(種, species)

- 서로 생식을 통하여 같은 유전자 구성을 갖는 자손을 낳을 수 있는 생물 집단 - 고유하고 명확한 형태적 특징을 가짐

- 고유한 생태적 특징을 가짐

- 생식적으로 격리되어 다른 종과는 유전자의 교류가 없슴

- 현재 또는 잠재적으로 상호 교배가 가능한 자연집단의 전체 무리

ex) 사람의 흑인과 백인은 생식이 가능하고 그 자손도 생식능력이 있기에 동종임 라이거, 타이온 등은 번식능력이 없으나, 노새, 종키는 드물게 번식 가능함 - 구체적으로 형태적(形態的), 유전적(遺傳的), 생리적(生理的), 생태적(生態的) 속성에 있어서 다른 종과 구별되는 생물군

- 두 종이 매우 비슷하며 외견상으로 거의 구별할 수 없지만 생식적으로 격리되어 있는 종

- 암수 또는 개체 사이에 상당히 현저한 형태 차이가 있으면서도 서로 교배가 가능하여 자손을 남기는 종

Equus caballus (♀) X Equus asinus (♂) 노새(번식능력 X)

mule

Equus zeedonk

Zonkey (Equus zeedonk)

Zebra Donkey

라이거 (Liger)

종 (Species)이란 무엇인가?

형태적 특징과 생활형이 같으며, ( )이 가능하고, 다른 종과의 사이에 ( )가 일어나는

개체군의 집단

16. 분류(分類, classification)

- 분류학적 작업, 행위, 산물을 통칭. 즉, 분류 자체로서 동물분류(動物分類, animal classification)란 동물들의 구조적, 기원적, 유연관계(연속성, 유사성) 를 근거로 여러 군으로 나누어 적절한 분류범주에 각 동물 또는 동물군을 지정하여 배열하는 것

17. 분류과학(分類科學, taxonomy)

- 그리스어인 taxis(=arrangement)와 nomos(=law)에서 유래

-“생물 분류의 이론과 실제로서 분류에 관하여 이론적으로 연구하며 분류의 근거, 원리, 과정 및 법칙을 포함한다 (Simpson, 1961)”.

18.

분류학(分類學, systematics)

- ‘여럿이 합쳐서 된 전체’ 라는 의미를 가진 라틴어화 한 그리스어인 systema에서 유래 - 생물의 종류 및 다양성과 그들 상호 간의 모든 관계(relation)에 관한 학문.

- 생분류학(生分類學, biosystematics): 특히 형태적인 정보에만 의존하기 보다 생태적 또는 유전적 정보를 많이 도입

- 체계학(体系學) : Simpson적인 견지에서 분류학의 동의어

19.

표현론(表現論, phenetics)

- 생물의 표현형적 유사성과 상이성에 근거하여 종간의 근연도를 측정하는 연구 - 때로는 수리분류학을 의미하기도 함.

20.

수리분류학(數理分類學, numerical or phenetic taxonomy)

- 생물이 공유하고 있는 표현형적 특징에 중점을 두고 분류를 시도하는 분류학

- 생물의 진화를 추적하는 것이 불가능하거나 어렵다는 전제에서 가능한 많은 형질들을 사용하여 전반적인 유사성의 정도에 의해 분류군 또는 분류조작단위(OTU)를 나누는 분야

21.

계통학(系統學, phylogentics)

-유연관계가 깊은 분류군들의 진화 경로를 추적하여 계통의 족보를 작성.

-분류학 (진화를 논하는 경향), 분계학 (분지도 도출) 을 포함하는 넓은 의미로 사용.

22.

분계학(分系學, cladistics), 분지론(分枝論)

- Hennig(1950) : 분지도의 도출이 최종산물, 그 학파의 경향을 통칭 - 그리스어인 klados(sprout; 새싹을 나게 하다)에서 유래.

- 현존 생물의 형질의 원시 및 파생 상태를 판별하여 종간의 유연관계를 점검하고, 이를 단계통적 계보로 배열하여 가는 계통의 분지 양상을 연구하는 학문 분야.

- 분류군 간의 유연관계와 계급구조를 효과적으로 나타낼 수 있는 방법으로 형질의 원시 및 파생성의 평가, 최소가정원리(最小假定原理, parsimony)의 적용과 분지도 (分枝圖, cladogram)의 작성을 택함.

24.

수렴진화(收斂進化, convergent evolution)

- 둘 혹은 그 이상 서로 다른 종들이 오랜 기간 동안 격리되어 동일한 환경에서 서식하면 서 적응한 결과로 그 계통발생적 기원이 달라도 구조나 형질이 유사해진 현상

23. 진화(進化, evolution)

- 일반적으로 선별압(選別壓, selection pressure)으로 작용하는 환경의 변화에 대해 생물의 유전적 적응(適應, adaptation)의 결과로 일어나는 유전자의 군 또는 빈도의 변화

- 진화학은 종이나 기타 분류군의 시공간적 변화에 관심을 갖는 분야

나비(A), 새(B), 박쥐(D)와 비행성 파충류(C)의 비행 구조물(날개)의 수렴현상 새, 박쥐, 파충류의 날개는 모두 척추동물의 앞다리에서 유래한 상동 (homology)

나비의 날개는 구조와 발생기원이 다른 상사(analogy).

-상어(물속에 사는 어류), 어룡(물속에서 살던 파충류), 돌고래(물속에 사는 포유류)는 서로 다른 조상을 갖지만 노와 같은 물갈퀴(paddle like flippers), 등지느러미, 유선형의 체형, 많은 수의 동형치(homodonts) 등의 공통점을 갖고 있슴.

-그러나 각각의 꼬리는 수중 생활에 적합하도록 발달되어 어룡류는 하형기(hypocercal fin)의

꼬리지느러미를, 상어는 위로 향한 이형기(heterocercal fin)의 형태, 고래는 곧은 수평기(horizontal fin)의

상어, 어룡(ichthyosaur), 돌고래의 평행진화

25. 평행진화(平行進化, parallel evolution)

- 생물학적으로 고립된 분류군에서 계통발생적 유연관계는 가까운 종들과는 다르게 그들의 공통조상에서는 없는 독특한 구조 또는 형질의 발달을 나타내는 현상