다윈의 진화론이란?

자연 선택에 의한 진화 이론은 1859년에 출판된 Charles Darwin의 종의 기원에서 처음 공식화되었습니다.

다윈은 그의 책에서 유기체가 신체적 또는 행동적 특성의 유전을 통해 세대에 걸쳐 어떻게 발달하는지 설명합니다. 이론은 인구 내에서 Darwin이 연구한 갈라파고스 핀치새 중 하나의 부리 모양과 같은 특성의 차이가 있다는 가정에서 시작됩니다.

이론에 따르면 환경에 적응할 수 있는 특성을 가진 개인은 더 잘 생존할 수 있으며 이러한 특성을 물려받을 자손을 더 많이 가질 수 있습니다.

덜 적응적인 특성을 가진 개인은 그것을 물려받기 위해 생존할 가능성이 적습니다. 시간이 지나면서 종의 생존과 번식을 가능하게 하는 형질이 개체군에서 더 흔해지고 개체군이 변하거나 진화할 것입니다. 다윈은 자연 선택을 통해 유전적으로 다양한 종들이 공통 조상에서 나올 수 있다고 제안했습니다.

그러나 다윈은 신호 전달의 메커니즘을 알지 못했습니다. 그는 유전, 즉 유전자가 특정 특성을 암호화하는 메커니즘과 그 특성이 한 세대에서 다음 세대로 전달되는 메커니즘에 대해 전혀 몰랐습니다.

그는 또한 자연적 다양성의 근원인 유전적 돌연변이에 대해서도 알지 못했다. 그러나 유전학자들의 미래 연구는 자연 선택에 의한 진화의 메커니즘과 추가적인 증거를 제공했습니다.

다윈은 육종가가 바람직하다고 생각하는 특정 특성을 선택하는 "인공 선택"과 대조하기 위해 "자연 선택"이라는 용어를 선택했습니다. 자연 선택의 경우 선택하는 것은 사람이 아니라 자연 환경입니다.

자연 선택은 종을 약간 변화시켜 여러 세대에 걸쳐 개체군의 색상이나 크기를 변경할 수 있습니다. 이 과정이 비교적 짧은 기간에 걸쳐 종이나 유기체의 작은 그룹 내에서 일어날 때 과학자들은 그것을 소진화라고 부릅니다.

그러나 충분한 시간과 축적된 변화가 주어진다면 자연 선택은 "대진화"로 알려진 완전히 새로운 종을 만들 수 있습니다. 공룡을 새로, 양서류 포유류(예: 인도후스)를 고래로, 유인원과 인간의 공통 조상을 오늘날 우리가 알고 있는 인간, 침팬지, 고릴라로 만든 것은 이 장기적인 과정이었습니다.

다윈은 또한 짝을 유인하는 유기체의 성공에 의존하는 자연 선택의 한 형태, 즉 성 선택으로 알려진 과정을 설명했습니다. 공작의 화려한 깃털과 수컷 사슴의 뿔은 그러한 선택의 결과로 진화한 형질의 예입니다.

과학자들이 가지고 있는 자연 선택의 가장 좋은 예 중 하나는 고래의 진화입니다. 다윈의 이론을 지침으로 사용하고 자연 선택이 작동하는 방식을 이해함으로써 생물학자들은 고래의 초기 조상이 육지에서 물로 이동하는 일련의 예측 가능한 단계를 통해 발생했다고 결정했습니다.

예를 들어, 블로우홀의 진화는 적어도 한 마리의 고래가 머리 뒤쪽에 콧구멍을 더 갖게 한 무작위 유전적 변화로 시작되었을 수 있습니다.

이러한 적응을 가진 고래는 호흡을 위해 완전히 다시 수면 위로 떠오를 필요가 없기 때문에 해양 생활 방식에 더 잘 적응할 것입니다. 그러한 개인은 더 성공적이었고 더 많은 자손을 낳았습니다. 후대에 더 많은 유전적 변화가 발생하여 코가 머리 위로 더 뒤로 이동합니다.

초기 고래의 다른 신체 부위도 변경되었습니다. 앞다리는 오리발이되었습니다. 뒷다리가 없어졌습니다. 그들의 몸은 더욱 유선형이 되었으며 꼬리 지느러미가 있어 물 속에서 더 잘 이동할 수 있습니다.

과학자들은 최초의 고래가 어떻게 생겼는지 예측할 수 있었지만 오랫동안 그들의 주장을 뒷받침할 화석 증거가 부족했습니다. 창조론자들은 이 부재를 고래 진화와 관련하여 볼 뿐만 아니라 더 일반적으로 진화가 일어나지 않았다는 증거로 보았다.

그러나 1990년대 초반부터 과학자들은 고래가 육지 포유류에서 진화했다는 생각을 뒷받침하는 고생물학, 발달 생물학, 유전학의 증거를 발견했습니다. 동일한 증거가 진화론 전체를 뒷받침합니다.

종의 기원(On Origin of Species)의 초판에서 다윈은 자연 선택이 어떻게 육지 포유류를 고래로 진화시켰는지에 대해 추측했습니다. 가상의 예로서 Darwin은 입을 벌린 채 물 속에서 수영하여 곤충을 잡는 북미 흑곰(Ursus americanus)을 사용했습니다.

“자연선택의 결과, 곰의 품종이 고래와 같은 괴물이 나타날 때까지 점점 더 큰 입을 가진 구조와 습성에서 더 수중 생물로 변했다는 사실에서 어려운 점은 없다고 생각합니다.”라고 그는 회상했습니다.

그 아이디어는 대중이나 다른 과학자들에게 잘 받아들여지지 않았습니다. 다윈은 그가 받은 조롱에 너무 당황하여 그 책의 이후 판에서 헤엄치는 곰에 대한 구절이 삭제되었습니다. 과학자들은 이제 다윈의 생각은 옳았지만 동물은 틀렸다는 것을 알고 있습니다. 곰 대신에 그는 소와 하마를 보았어야 했습니다.

다윈은 진화론을 개발한 최초의 과학자도, 유일한 과학자도 아닙니다. 다윈과 거의 같은 시기에 영국의 생물학자 알프레드 러셀 월리스(Alfred Russel Wallace)는 다윈과는 별도로 자연선택에 의한 진화론을 발전시켰지만, 이는 진지하게 받아들여지지 않았습니다.

한편, 프랑스의 생물학자 Jean-Baptiste Lamarck는 유기체가 형질을 자손에게 물려줄 수 있다고 제안했지만 세부 사항 중 일부는 틀렸습니다.

다윈과 마찬가지로 라마르크는 유기체가 환경에 적응하고 그 적응을 전달한다고 믿었습니다. 그는 유기체가 운동을 하고 즐겁게 노는 운동 선수와 같이 행동과 신체를 변화시켜 이러한 변화를 일으키며 이러한 변화는 자손에게 전달된다고 생각했습니다.

예를 들어, 라마르크는 기린의 원래 목이 짧았지만 주변의 나무가 자라면서 맛있는 잎을 얻기 위해 목을 늘렸고 자손은 점차 목이 길어지고 길어졌다고 믿었습니다.

Lamarck는 또한 생명체가 어떻게든 단순한 형태에서 보다 복잡한 형태로 진화했다고 믿었습니다.

다윈은 형질 전달의 메커니즘에 대해 확신하지 못했지만 진화가 필연적으로 더 큰 복잡성으로 이어진다고 믿지 않았습니다. 오히려 그는 복잡성이 자연 선택의 결과로 발생한다고 믿었습니다.

기린 진화에 대한 다윈의 견해는 기린의 목 길이는 자연적으로 변하며 목이 긴 기린은 키가 큰 나무로 가득한 환경에서 생존하고 번식하는 데 더 잘 적응하여 후손이 생존하고 번식할 수 있는 기회가 더 많고 오래 지속된다는 것입니다. 목이 기린.

기린 진화에 대한 라마르크식과 다윈식의 아이디어 사이의 주요 차이점은 기린이 목을 쭉 뻗고 획득한 특성을 전달하는 것에 대한 다윈식 설명이 없다는 것입니다.

동시에 다윈은 유전학에 대해 아무것도 몰랐습니다. 그는 진화의 패턴을 관찰했지만 그 메커니즘에 대해서는 실제로 알지 못했습니다. 이것은 나중에 유전자가 다양한 생물학적 또는 행동적 특성을 코딩하는 방법과 유전자가 부모에서 자손으로 전달되는 방법의 발견과 함께 이루어졌습니다. 다윈의 이론에 유전학이 포함된 것은 "현대 진화론적 종합"으로 알려져 있습니다.

자연 선택을 가능하게 하는 물리적 및 행동적 변화는 부모가 유전 물질을 자손에게 전달하는 배우자, 정자 또는 난자의 DNA 및 유전자 수준에서 발생합니다. 이러한 변화를 돌연변이라고 합니다. 돌연변이는 진화가 작동하는 원료입니다.

돌연변이는 DNA 복제 또는 수리의 무작위 오류, 화학적 또는 방사선 손상으로 인해 발생할 수 있습니다. 돌연변이는 일반적으로 유해하거나 중립적이지만 드물게 돌연변이는 유기체에 유익할 수 있습니다. 그렇다면 다음 세대에 더 일반적이 되어 인구 전체에 퍼질 것입니다.

따라서 자연 선택은 유익한 돌연변이를 유지 및 추가하고 나쁜 돌연변이를 버리는 진화 과정을 지시합니다. 돌연변이는 무작위이지만 선택은 무작위가 아닙니다.

그러나 자연 선택이 유기체의 진화를 위한 유일한 메커니즘은 아닙니다. 예를 들어, 유전자는 유기체가 이동하거나 이동할 때 한 집단에서 다른 집단으로 전달될 수 있으며, 이 과정을 유전자 흐름이라고 합니다. 그리고 특정 유전자의 빈도도 무작위로 변할 수 있는데, 이를 유전적 드리프트(genetic drift)라고 합니다.

진화론은 과학사에서 가장 잘 알려진 이론 중 하나입니다. 이것은 유전학을 포함한 다양한 과학 분야의 데이터에 의해 뒷받침되며, 이는 서로 다른 종이 그들의 DNA에서 유사성을 가지고 있음을 보여줍니다.

고생물학과 지질학에서 진화론을 뒷받침하는 증거도 있습니다. 이것은 과거에 존재했던 종이 오늘날 존재하는 종과 어떻게 다른지를 보여주는 화석 기록을 통해 달성됩니다.

발달 생물학에서 발견된 다윈의 이론에 대한 증거도 있습니다. 성체와 매우 다르게 보이는 종들도 유사한 배아 발달 단계를 거치는 것으로 밝혀져 공통의 진화적 과거를 암시합니다.

1994년 고생물학자들이 "헤엄치는 고래"를 의미하는 Ambulocetus natans의 화석화된 유적을 발견했을 때 중요한 증거가 발견되었습니다. 앞다리에는 손가락과 작은 발굽이 있었지만, 뒷다리는 몸집에 비해 거대했다. 이 동물은 분명히 수영에 적합했지만 육지에서는 바다표범처럼 서툴게 움직일 수도 있었습니다.

헤엄을 치면서 고대 생물은 수달처럼 움직여 뒷다리로 밀어내고 척추와 꼬리를 흔들었습니다.

현대의 고래는 수평 꼬리 지느러미에서 강력한 발차기로 물을 헤치고 나아가지만 A. natans는 여전히 채찍과 같은 꼬리를 가지고 있었고 물을 통과하는 데 필요한 대부분의 추진력을 제공하기 위해 다리를 사용해야 했습니다.

최근 몇 년 동안 이러한 과도기적 종 또는 "잃어버린 고리"가 점점 더 많이 발견되어 다윈의 이론이 더욱 확증되었습니다. 예를 들어, 2007년 지질학자들은 발굽과 긴 꼬리가 있는 멸종된 고양이 크기의 수생 포유류 Indohuis의 화석을 발견했습니다.

과학자들은 이 동물이 Ambulocetus natans와 같은 고래류 그룹에 속했다고 믿습니다. 이 생물은 하마, 돼지, 소를 포함하는 유제류 포유류(유제류) 그룹인 artiodactyls와 고래 사이의 "잃어버린 고리"로 간주됩니다.

연구자들은 고래가 절지동물과 관련이 있다는 것을 알고 있었지만, 이 화석이 발견되기 전에는 고래와 물리적 특성을 공유하는 알려진 절지동물이 없었습니다. 결국 고래류의 가장 가까운 친척으로 간주되는 하마는 고래와 매우 다릅니다.

반면에 인도휴는 발굽과 발목의 구조로 알 수 있듯이 유충류였으며 귀의 구조와 같이 고래와 약간의 유사점도 있었습니다.

유전 데이터는 또한 고래가 육지 포유류에서 진화했다는 생각을 뒷받침하고 진화 나무의 정확한 분기에 대한 정보를 제공합니다.

예를 들어, 1999년 연구자들은 Proceedings of the National Academy of Sciences 저널에 자신을 복제하여 게놈에 붙여넣는 "점프 유전자" 시퀀스의 유전 분석에 따르면 하마가 고래의 가장 가까운 살아있는 친척이라고 보고했습니다. 1985년까지 연구자들은 돼지가 고래와 더 밀접한 관련이 있다고 믿었지만 1999년 연구에서는 이 생각이 반증되었습니다.

2019년 연구원들은 사이언스 어드밴스(Science Advances) 저널에 고래가 육지 포유류에서 진화하면서 고래 게놈의 어떤 유전자가 비활성화되었는지 보고했습니다.

과학자들은 고래가 게놈 화석이라고 부르는 게놈에 남은 유전자가 있기 때문에 타액 형성에 관여하는 유전자를 포함한 일부 유전자가 비활성화되었다고 말할 수 있습니다. 이것은 고래가 타액을 생산하는 생물에서 진화했음을 나타냅니다.

발달 생물학에서 고래류의 진화에 대한 증거도 있습니다. 발달 생물학은 성체와 매우 다른 동물이 진화적으로 관련되어 있기 때문에 배아와 유사성을 공유한다는 사실을 보여줍니다.

예를 들어 고래류의 경우 배아로서 뒷다리가 발달하기 시작하여 발달 과정에서 나중에 사라지고 앞다리는 남아 오리발로 발달합니다. 이것은 고래류가 네 발 달린 조상에서 진화했음을 시사합니다.

진화는 오늘날 우리가 보는 다양한 생명체로 이어진 종의 변화에 ​​대한 많은 예에서 잘 뒷받침됩니다.

자연 선택, 즉 가변성, 유전, 차등 적합성은 현대 생물학의 기본 이론입니다. 이것은 생물학의 경우 양자역학과 특수상대성이론이 물리학의 경우이고 원자 모델이 화학의 경우입니다.

작가: Vitalii Babkin