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진화 소개

Introduction to evolution
이 글은 그 주제에 대한 비기술적인 소개다.주요 백과사전 기사는 Evolution을 참조하십시오.
에른스트 해켈의 <인간의 진화> 5판(런던, 1910년)의 "척추동물의 식물학 나무".종의 진화 역사는 나무로 묘사되어 왔으며, 한 줄기에서 많은 가지들이 생겨났다.
다음에 대한 시리즈 일부
진화생물학
Darwin's finches by Gould.jpg
존 굴드(John Gould)에 의한 다윈의 지느러미
프로세스 및 결과
박물학
진화론의 역사
필드 및 응용 프로그램
사회적 의미

진화는 세대에 걸쳐 모든 형태의 생명체가 변화하는 과정이며, 진화생물학은 진화가 어떻게 발생하는지에 대한 학문이다.생물 개체군은 유기체의 관찰 가능한 형질의 변화에 대응하는 유전적 변화를 통해 진화한다.유전적 변화에는 유기체의 DNA에 있는 손상이나 복제 오류로 인해 발생하는 돌연변이가 포함된다.인구의 유전적 변화가 세대에 걸쳐 무작위로 표류함에 따라 자연 선택은 그러한 특성을 가진 유기체의 상대적 생식 성공에 기초하여 점차적으로 형질을 다소 흔하게 만든다.

지구의 나이는 약 45억년이다.[1][2][3]지구상에 생명체가 존재한다는 최초의 확실한 증거는 적어도 35억년 전의 것이다.[4][5][6]진화는 생명의 기원을 설명하려는 것이 아니라(자기생식에 의해 대신 가려짐) 초기 생명체가 오늘날 우리가 보는 복잡한 생태계로 어떻게 진화했는가를 설명해 준다.[7]오늘날 모든 유기체의 유사성에 근거하여 지구상의 모든 생물은 알려진 모든 종들이 진화의 과정을 거치면서 갈라진 마지막 보편적인 조상으로부터 공통의 혈통을 통해 생겨난 것으로 추측된다.[8]

모든 개인은 부모로부터 받은 유전자의 형태로 유전 물질을 가지고 있는데, 유전 물질은 어떤 자손에게도 전해진다.자손 중에는 돌연변이라 불리는 임의의 변화나 성 생식 중 기존 유전자의 재편을 통해 새로운 유전자의 유입으로 인한 유전자의 변이가 있다.[9][10]자식은 부모와는 사소한 무작위적인 면에서 다르다.만약 그러한 차이들이 도움이 된다면, 자손들은 살아남아 번식할 가능성이 더 높다.이것은 다음 세대에 더 많은 자손들이 그 도움이 되는 차이를 갖게 될 것이고 개인은 생식 성공에 대한 동등한 기회를 갖지 못할 것이라는 것을 의미한다.이런 식으로, 유기체가 그들의 생활 조건에 더 잘 적응하는 결과를 초래하는 특성은 자손 모집단에서 더 흔해진다.[9][10]이러한 차이는 인구 내에서 변화를 초래한다.이 과정은 세계의 많은 다양한 생명체들을 책임진다.

진화에 대한 현대적 이해는 찰스 다윈의 '종의 기원' 1859년 간행물에서 시작되었다.게다가 그레고르 멘델의 식물과의 작업은 유전학의 유전적 패턴을 설명하는 데 도움이 되었다.[11]팔레온톨로지에서의 화석 발견, 인구유전학의 진보, 그리고 과학연구의 세계적인 네트워크는 진화의 메커니즘에 더 자세한 세부사항을 제공했다.과학자들은 이제 새로운 종의 기원(사양)을 잘 이해하고 있으며, 실험실과 야생에서 사방과정을 관찰해 왔다.진화는 생물학자들이 생명을 이해하기 위해 사용하는 주요한 과학 이론이며, 의학, 심리학, 보존 생물학, 인류학, 포렌식, 농업 및 기타 사회 문화 응용을 포함한 많은 분야에서 사용된다.

간단한 개요

진화의 주요 아이디어는 다음과 같이 요약할 수 있다.

  • 생명체는 번식하므로 더 많아지는 경향이 있다.
  • 포식이나 경쟁과 같은 요소들은 개인의 생존에 불리하게 작용한다.
  • 각 자식은 부모로부터 사소한, 무작위적인 방식으로 다르다.
  • 이러한 차이가 이롭다면 자손은 살아남아 번식할 가능성이 더 높다.
  • 이것은 다음 세대에 더 많은 자손들이 유익한 차이를 가질 것이고, 더 적은 자손들이 해로운 차이를 가질 것을 가능하게 한다.
  • 이러한 차이는 세대에 걸쳐 축적되어 인구 내에서 변화를 초래한다.
  • 시간이 지남에 따라 개체군은 새로운 종으로 분열되거나 분열될 수 있다.
  • 집합적으로 진화라고 알려진 이러한 과정들은 세계에서 볼 수 있는 많은 다양한 생명체 형태에 책임이 있다.

자연선택

찰스 다윈은 자연선택에 의한 진화론을 제안했다.
주요기사 : 자연선택

19세기에는 자연사 소장품과 박물관이 인기를 끌었다.유럽의 팽창과 해군 탐험은 자연주의자들을 고용했고, 대 박물관의 큐레이터들은 다양한 생물들의 보존되고 살아있는 표본들을 선보였다.찰스 다윈은 자연사 학문을 교육받고 훈련받은 영국 출신이었다.그러한 자연사학자들은 이러한 박물관에 큐레이터들이 보관하고 관리하는 방대한 표본들을 수집, 목록화, 기술 및 연구할 것이다.다윈은 전 세계 5년간의 연구 탐험에 배정된 HMS 비글호에 승선해 선박의 자연주의자로 활동했다.항해하는 동안, 그는 남아메리카 해안과 인접한 갈라파고스 제도 주변의 다양한 생물 형태에 매우 관심을 가지고 많은 생물체들을 관찰하고 수집했다.[12][13]

다윈은 난초는 모두 기본적인 꽃부분에서 파생된 수분작용을 보장하기 위해 복잡한 적응력을 가지고 있다고 지적했다.

다윈은 먼 곳에서 생명체의 자연사를 수집하고 연구하면서 폭넓은 경험을 얻었다.그는 연구를 통해 각 종들이 비슷한 특징을 가진 조상으로부터 발전했다는 생각을 공식화했다.1838년, 그는 자연선택이라고 불리는 과정이 어떻게 이런 일이 일어나게 하는지를 묘사했다.[14]

인구 규모는 얼마나 많은 자원이 이를 지원할 수 있느냐에 따라 달라진다.인구가 매년 같은 크기를 유지하려면 인구 규모와 가용 자원 사이에 균형, 즉 균형이 있어야 한다.유기체는 그들의 환경이 지탱할 수 있는 것보다 더 많은 자손을 생산하기 때문에, 모든 개인이 각 세대에서 살아남을 수 있는 것은 아니다.생존을 돕는 자원에 대한 경쟁적 투쟁이 있어야 한다.그 결과, 다윈은 생존을 결정하는 것은 우연만이 아니라는 것을 깨달았다.그 대신, 유기체의 생존은 생존과 번식을 돕거나 방해하는 각각의 개별 유기체, 즉 "트래트"의 차이점에 달려 있다.잘 적응한 사람들은 덜 적응한 경쟁자들보다 더 많은 자손을 남길 가능성이 있다.생존과 번식을 방해하는 특성은 세대에 걸쳐 사라질 것이다.유기체가 생존하고 번식하도록 돕는 특성은 세대에 걸쳐 축적될 것이다.다윈은 생존하고 번식하는 개인의 불평등한 능력이 인구의 점진적인 변화를 초래할 수 있다는 것을 깨닫고 이 과정을 설명하기 위해 자연선택이라는 용어를 사용했다.[15][16]

동식물의 변이성에 대한 관찰이 자연선택론의 기초를 형성했다.예를 들어, 다윈은 난초와 곤충은 식물의 수분 작용을 허용하는 밀접한 관계를 가지고 있다고 관찰했다.그는 난초는 곤충을 유인하는 다양한 구조를 가지고 있어서 꽃에서 나오는 꽃가루가 곤충의 몸에 달라붙게 된다고 언급했다.이런 식으로 곤충들은 꽃가루를 수컷에서 암컷 난초로 운반한다.난초의 정교한 모습에도 불구하고, 이 전문 부품들은 다른 꽃들을 구성하는 동일한 기본 구조로 만들어진다.다윈은 저서 '난초의 수정'(1862년)에서 난초꽃을 기존의 부분부터 자연선택을 통해 각색할 것을 제안했다.[17]

다윈은 알프레드 러셀 월리스로부터 자기 자신의 이론과 매우 유사한 이론을 설명하는 편지를 받았을 때, 여전히 자연 선택에 대한 자신의 생각을 연구하고 실험하고 있었다.이로 인해 두 이론이 즉시 공동 발표되었다.월리스와 다윈 둘 다 삶의 역사를 가계도처럼 보았는데, 그 나무의 사지에 있는 각각의 갈림길이 공통의 조상이 되었다.팔다리의 끝은 현대 종을 상징했고 가지들은 많은 다른 종들 사이에서 공유되는 공통의 조상들을 상징했다.이러한 관계를 설명하기 위해 다윈은 모든 생명체는 연관되어 있다고 말했고, 이는 모든 생명체는 몇 가지 형태에서, 또는 심지어 하나의 공통된 조상으로부터 생겨나야 한다는 것을 의미했다.그는 이 과정을 수정과 함께 하강이라고 불렀다.[16]

다윈은 1859년 '종의 기원'에서 자연 선택에 의한 진화론을 발표했다.[18]그의 이론은 인류를 포함한 모든 생명은 계속되는 자연적 과정의 산물이라는 것을 의미한다.지구상의 모든 생명체가 공통된 조상을 가지고 있다는 암시는 일부 종교 단체의 반대에 부딪쳤다.이들의 반대는 오늘날 과학계 내부의 99% 이상이 이 이론을 지지하는 수준과는 대조적이다.[19]

자연선택은 일반적으로 적자생존과 동일시되지만 이 표현은 찰스 다윈이 원작을 발표한 지 5년 만인 1864년 허버트 스펜서의 생물학 원리(Principles of Biology)에서 유래했다.적자생존은 자연선택의 과정을 잘못 기술하고 있는데, 자연선택은 생존에 관한 것일 뿐만 아니라 항상 적자생존이 아니기 때문이다.[20]

변동원

다윈의 자연 선택 이론은 현대 진화 이론의 토대를 마련했고, 그의 실험과 관찰은 개체군의 유기체들이 서로 다르고, 이러한 변화들 중 일부는 유전되며, 이러한 차이들은 자연 선택에 의해 작용될 수 있다는 것을 보여주었다.그러나 그는 이러한 변동의 근원을 설명할 수 없었다.그의 많은 전임자들과 마찬가지로, 다윈은 유전적 특성은 사용과 불용의 산물이며, 유기체의 일생 동안 획득한 특성은 그 자손에게 전해질 수 있다고 잘못 생각했다.그는 운동을 통해 큰 땅바닥이 새들에게 더 강한 다리를 먹이고, 타조처럼 날지 못할 때까지 날지 못하는 약한 날개가 전혀 날지 못하는 등의 예를 찾았다.[21]이러한 오해는 후천적인 인물의 상속이라고 불렸으며, 1809년 장바티스트 라마르크에 의해 제시된 종유전설의 일부였다.19세기 후반에 이 이론은 라마르크주의로 알려지게 되었다.다윈은 어떻게 후천적인 특성이 유전될 수 있는지를 설명하기 위해 팡게네시스라고 불리는 성공적이지 못한 이론을 내놓았다.1880년대 8월 바이즈만의 실험에서 사용과 불용의 변화는 유전될 수 없다는 것을 알 수 있었고, 라마르크주의는 점차 호의에서 벗어났다.[22]

새로운 특징들이 부모로부터 자손에게 어떻게 전달될 수 있는지를 설명하는 데 필요한 누락된 정보는 그레고르 멘델의 선구적인 유전학 연구에 의해 제공되었다.멘델이 여러 세대의 완두콩 식물을 대상으로 한 실험은 성세포 형성 과정에서 유전 정보를 분리·개편하고 수정 과정에서 그 정보를 재조합하는 방식으로 상속이 작용한다는 것을 입증했다.이것은 마치 다른 손으로 카드를 섞는 것과 같다. 유기체는 한 부모에게서 절반의 카드를 임의로 혼합하고, 다른 부모에게서 절반의 카드를 받는다.멘델은 정보 요인을 불렀지만, 후에 유전자로 알려지게 되었다.유전자는 살아있는 유기체에서 유전자의 기본 단위다.그것들은 유기체의 물리적 발달과 행동을 지시하는 정보를 포함하고 있다.

유전자는 DNA로 만들어진다. DNA는 뉴클레오티드라고 불리는 개별 분자로 구성된 긴 분자다.유전자 정보는 단어의 문자열이 한 페이지에 정보를 전달하는 것처럼 DNA를 구성하는 뉴클레오티드의 순서로 암호화된다.이 유전자들은 DNA 알파벳의 "문자"로 만들어진 짧은 지시와 같다.종합하면, 이들 유전자의 전체 세트는 유기체를 만들고 운영하는 방법에 대한 "계발 매뉴얼"이 될 수 있을 만큼 충분한 정보를 준다.그러나 이 DNA 알파벳에 의해 철자된 지시사항은 돌연변이에 의해 변경될 수 있고, 이것은 유전자 안에서 전달된 지시사항을 바꿀 수 있다.세포 내에서 유전자는 DNA를 운반하기 위한 패키지인 염색체로 운반된다.자손에게 유전자의 독특한 결합을 초래하는 것은 염색체의 재편이다.유전자가 유기체의 발달 과정에서 상호작용을 하기 때문에 성적 번식에 의해 생산되는 유전자의 참신한 결합은 새로운 돌연변이가 없어도 인구의 유전적 변동성을 증가시킬 수 있다.[23]모집단의 구성원이 다른 모집단의 개인과 교배하여 모집단 사이에 유전자가 흐를 때 모집단의 유전적 변동성도 증가할 수 있다.이것은 이전에 존재하지 않았던 개체군에 유전자를 도입할 수 있다.[24]

진화는 무작위 과정이 아니다.비록 DNA의 돌연변이가 무작위적이긴 하지만 자연 선택은 우연의 과정이 아니다: 환경이 생식 성공 가능성을 결정한다.진화는 환경의 선택적 압박 속에서 수십억 년에 걸쳐 번식하는 불완전한 복제, 자기복제 유기체의 필연적인 결과물이다.진화의 결과는 완벽하게 설계된 유기체가 아니다.자연 선택의 최종 산물은 현재의 환경에 적응한 유기체들이다.자연 선택은 궁극적인 목표를 향한 진보를 수반하지 않는다.진화는 더 진보되고, 더 지능적이거나, 더 정교한 생명체를 위해 노력하지 않는다.[25]예를 들어, 벼룩(날개가 없는 기생충)은 날개 달린 조상 전갈새의 후손이며, 뱀은 더 이상 사지를 필요로 하지 않는 도마뱀이다. 하지만 비단뱀은 여전히 그들의 조상 뒷다리의 잔해인 작은 구조물을 기르고 있다.[26][27]유기체는 단지 그 당시 환경 조건에 따라 성공하거나 실패하는 변형의 결과일 뿐이다.

급속한 환경 변화는 일반적으로 멸종을 야기한다.[28]지구상에 존재했던 모든 종들 중, 99.9 퍼센트가 현재 멸종되었다.[29]지구에서 생명이 시작된 이래, 5개의 주요 대량 멸종이 다양한 종에 크고 갑작스런 감소로 이어졌다.가장 최근인 백악기-팔레오젠 멸종 사건은 6600만년 전에 발생했다.[30]

유전적 표류

추가 정보:유전적 표류

유전적 표류는 한 종의 개체군 내에서 알레르기의 빈도 변화를 일으키는 원인이다.알레르기는 특정 유전자의 다른 변형이다.그들은 머리카락 색깔, 피부색, 눈 색깔 그리고 혈액형과 같은 것들을 결정한다; 다시 말해, 개인마다 다른 모든 유전적 특성들.유전적 표류는 모집단에 새로운 알레르기를 도입하지는 않지만, 유전자 풀에서 알레르기를 제거함으로써 모집단 내의 변동을 줄일 수 있다.유전적 표류는 알레르기의 무작위 표본 추출에 의해 발생한다.진짜 무작위 표본은 외부 힘이 선택된 것에 영향을 미치지 않는 표본이다.그것은 갈색 종이 가방에서 같은 크기와 무게의 구슬을 잡아당기는 것과 같다.어떤 자손에게서든, 존재하는 대립은 이전 세대들의 대립의 표본이며, 우연은 개인이 살아남아 번식을 하고 다음 세대에게 그들의 샘플을 물려주는 역할을 한다.모집단의 발생 빈도는 모집단에 존재하는 모든 형태의 발생 빈도와 비교하여 동일한 형태를 공유하는 하나의 특정 발생 빈도의 복사 비율이다.[31]

유전적 표류는 더 큰 모집단에 영향을 미치는 것보다 더 작은 모집단에 영향을 미친다.[32]

하디-윈베르크 원칙

Hardy-Weinberg 원칙은 선택 압력의 부재를 포함한 어떤 이상화된 조건 하에서 많은 인구는 세대가 지나갈 때 알레르기의 빈도에 아무런 변화가 없을 것이라고 말한다.[33]이러한 조건을 만족하는 인구는 하디-웨인버그 평형상태라고 한다.특히 하디와 와인버그는 앞서 생각했던 것처럼 지배적인 알레르기와 열성적인 알레르기가 각각 자동으로 점점 더 빈번해지는 경향이 없다는 것을 보여주었다.

하디-웨인버그 평형 조건에는 변이, 이민, 이민이 없어야 하며, 이 모든 것이 알레르기의 빈도를 직접적으로 바꿀 수 있다.또한 짝짓기는 완전히 무작위여야 하며, 모든 수컷(또는 암컷)이 똑같이 바람직한 짝을 이루어야 한다.이것은 알레르기의 진정한 무작위 혼합을 보장한다.[34]하디-웨인버그 평형에 있는 인구는 카드 한 벌과 유사하다; 아무리 갑판을 휘갈겨도 새 카드는 추가되지 않고 낡은 카드는 빼앗기지 않는다.갑판의 카드는 한 집단의 유전자 풀에 있는 대립을 나타낸다.

실제로 어떤 인구도 완벽한 하디-웨인버그 평형을 이룰 수 없다.인구의 한정된 크기는 자연 선택과 많은 다른 효과와 결합되어 시간이 지남에 따라 완화 주파수가 변화하게 한다.

인구 병목 현상

알레르기가 손실될 수 있는 방법을 보여주는 모집단 병목 현상 모델

개체군 병목현상은 한 종의 개체수가 외부의 힘에 의해 단기간에 급격히 감소할 때 발생한다.[35]진정한 인구 병목현상에서는, 그 감소는 어떤 대립의 조합을 선호하지 않는다; 그것은 개인이 생존할 수 있는 완전히 무작위적인 기회다.병목현상은 인구의 유전적 변화를 감소시키거나 제거할 수 있다.병목현상 이후 더 많은 표류현상도 인구의 유전적 다양성을 감소시킬 수 있다.생성되는 다양성의 부족은 다른 선택적 압력에 위험을 초래할 수 있다.[36]

인구 병목현상의 일반적인 예는 북방 코끼리 바다표범이다.19세기 내내 과도한 사냥으로 인해, 북부 코끼리 바다표범의 개체수는 30마리 이하로 줄어들었다.그들은 전체 개인 수가 약 10만 명에 달하고 성장하면서 완전히 회복했다.그러나 병목현상의 영향은 가시적이다.이 바다표범들은 개체군에 거의 다양성이 없기 때문에 질병이나 유전적 질환에 심각한 문제를 일으킬 가능성이 더 높다.[37]

창시자 효과

설립자 효과에서, 소규모 신규 모집단은 상위 모집단과 다른 알레르 주파수를 포함한다.

설립자 효과는 한 인구에서 작은 집단이 갈라져 새로운 집단을 형성할 때 나타나는데, 종종 지리적 고립을 통해 발생한다.이 새로운 모집단의 알레르기는 아마도 원래 모집단의 알레르기와 다르며, 모집단에서 특정 알레르기가 얼마나 공통적인지를 변화시킬 것이다.인구의 창시자들은 새로운 세대의 유전적 구성과 잠재적으로 생존을 결정할 것이다.[34]

설립자 효과의 한 예는 1744년 펜실베니아로 아미쉬가 이주한 것에서 찾을 수 있다.펜실베니아에 있는 식민지의 설립자 중 두 명은 엘리스-반 크레벨드 증후군에 대한 열성적인 주장을 지니고 있었다.왜냐하면 아미쉬인들은 종교적 고립을 일으키는 경향이 있기 때문에, 그들은 교배하며, 이러한 관습의 세대를 통해 아미쉬 사람들의 엘리스-반 크레벨드 증후군의 빈도는 일반 인구의 빈도보다 훨씬 높다.[38]

현대합성

추가 정보:현대합성(20세기)

현대의 진화적 합성은 유기체의 개체수가 돌연변이와 성생식 중 유전자의 재조합에 의해 야기되는 유의한 유전적 변이를 가지고 있다는 개념에 기초하고 있다.그것은 진화를 유전적 표류, 하위 집단 사이의 유전자 흐름, 그리고 자연 선택에 의해 야기되는 개체군 내의 알레르기의 빈도의 변화로 정의한다.자연 선택은 진화의 가장 중요한 메커니즘으로 강조된다; 큰 변화는 오랜 시간 동안 작은 변화가 점진적으로 축적된 결과물이다.[39][40]

현대의 진화적 합성은 진화 이론에 대한 보다 응집력 있는 이해를 생산하기 위해 여러 다른 과학 분야가 융합된 결과물이다.1920년대에 로널드 피셔, J.B.S.할데인, 세월 라이트는 다윈의 자연선택 이론을 멘델 유전학의 통계적 모델과 결합하여 인구유전학의 규율을 확립했다.1930년대와 1940년대에는 인구유전학, 종과 하위종의 분포에 대한 현장자연주의자들의 관찰, 화석기록의 분석 등을 통일된 설명모델로 융합하려는 노력이 이루어졌다.[41]테오도시우스 도브잔스키와 에른스트 메이르와 같은 과학자들에 의해 자연적으로 발생하는 개체군에 유전학의 원리를 적용한 것은 진화의 과정에 대한 이해를 진전시켰다.도브잔스키의 1937년 작품 유전학과 종의 기원은 유전학자의 수학적 연구를 현장 생물학자들에게 보다 유용한 형태로 제시하고, 야생 개체군이 지리적으로 고립된 아종과 저수지로 훨씬 더 많은 유전적 가변성을 가지고 있다는 것을 보여줌으로써 유전학과 현장 생물학의 격차를 좁히는 데 도움을 주었다.초기의 인구 유전학자들이 허용했던 것보다 열성 유전자의 유전적 다양성의 유전적 다양성을 가지고 있다.메이어는 유전자에 대한 이해와 현장 연구로부터의 진화 과정에 대한 직접적인 관찰에 기초하여 생물 종 개념을 도입하였는데, 생물 종 개념은 한 종을 다른 모든 개체군으로부터 재귀적으로 격리된 교배 또는 잠재적으로 교배되는 개체군의 집단으로 정의하였다.도브잔스키와 마이어 모두 새로운 종의 출현에서 지리적 장벽에 의해 재귀적으로 격리된 아종의 중요성을 강조했다.화석학자인 조지 게이로드 심슨은 현대 합성에 의해 예측된 유기체의 가지와 비방향 진화의 경로와 일치하는 패턴을 보여주는 화석 기록에 대한 통계적 분석으로 화석학을 통합하는데 도움을 주었다.[39]

진화를 위한 증거

HMS 비글의 두 번째 항해 동안, 자연주의자인 찰스 다윈은 남아메리카에서 화석을 수집했고, 근처에 사는 현대식 아르마딜로에서 그가 거대한 버전의 비늘과 같다고 생각했던 무기의 파편들을 발견했다.그가 돌아오자 해부학자 리처드 오웬은 그에게 이 파편들이 아르마딜로와 관련된 거대한 멸종된 글리토돈에서 나왔다는 것을 보여주었다.이것은 다윈의 이론을 발전시키는데 도움을 준 분포의 패턴 중 하나였다.[14]
추가 정보:공통 혈통의 증거

진화에 대한 과학적 증거는 생물학의 많은 측면에서 나왔으며 화석, 동질 구조, 그리고 종의 DNA 사이의 분자 유사성을 포함한다.

화석 기록

화석 연구인 팔래온톨로지 분야의 연구는 모든 살아있는 유기체가 연관되어 있다는 생각을 뒷받침한다.화석은 오랜 시간 동안 유기체의 누적된 변화가 오늘날 우리가 보는 다양한 형태의 생명체로 이어졌다는 증거를 제공한다.화석 자체는 그 유기체의 구조와 현재와 멸종된 종들 사이의 관계를 드러내며, 화석학자들이 지구상의 모든 생명체들을 위한 가계도를 만들 수 있게 한다.[42]

현대 팔래온학은 조르주 쿠비에의 연구로 시작되었다.쿠비에르는 퇴적암에서 각 층은 화석의 특정 집단을 포함하고 있다고 지적했다.그가 나이를 먹자고 제안한 더 깊은 층에는 더 단순한 생명체가 들어 있었다.그는 과거의 많은 생명체들이 오늘날 더 이상 존재하지 않는다고 언급했다.쿠비에가 화석 기록을 이해하는데 기여한 것 중 하나는 사실로서 멸종을 확립하는 것이었다.멸종에 대해 설명하기 위해 쿠비에르는 지구 역사 전반에 걸쳐 지질학적 재앙이 발생하여 많은 종을 멸종시켰다고 추측하는 "반발" 또는 대재앙의 아이디어를 제안했다.[43]쿠비에의 혁명 이론은 후에 통일주의적 이론으로 대체되었는데, 특히 지구의 지질학적 변화가 점진적이고 일관적이라고 제안한 제임스 허튼과 찰스 리엘의 이론으로 대체되었다.[44]그러나 화석 기록의 현재 증거는 대량 멸종의 개념을 뒷받침한다.그 결과, 적어도 화석 기록에 나타나는 생명체의 급격한 변화 중 일부에 대한 유효한 가설로서 대재앙의 일반 사상이 재조명되었다.

현재 매우 많은 화석이 발견되어 확인되었다.이 화석들은 진화의 연대기적 기록의 역할을 한다.화석 기록은 과거와 현재의 생명체 사이의 조상들의 관계를 증명하는 과도기적인 종의 예를 제공한다.[45]그러한 과도기적인 화석 중 하나는 파충류(긴 뼈와 뼈와 원뿔 모양의 이빨 등)의 뚜렷한 특징을 가지고 있지만 새(깃털과 위시본 등)의 특성도 가지고 있는 고대 유기체인 아르카이옵테릭스다.그러한 발견에서 나온 함축적 의미는 현대의 파충류와 새들이 공통의 조상으로부터 생겨났다는 것이다.[46]

비교 해부학

추가 정보:융합진화와 다이버전트진화

그 형태학이라 불리는 그 형태나 부분의 외관상 유기체들 사이의 유사점을 비교하는 것은 오래 전부터 생명체를 밀접하게 연관된 집단으로 분류하는 방법이 되어 왔다.이것은 다른 종의 성인 유기체의 구조를 비교하거나, 유기체의 발달 동안 세포가 어떻게 자라고, 분열되고, 나아가 어떻게 이동하는지 패턴을 비교함으로써 이루어질 수 있다.

분류학

분류학은 모든 생물의 이름을 짓고 분류하는 생물학의 한 분야다.과학자들은 조상 관계에 근거하여 생명체를 분류하는데 도움을 주기 위해 형태학적, 유전적 유사점을 이용한다.예를 들어, 오랑우탄, 고릴라, 침팬지, 그리고 인간은 모두 가족이라고 불리는 분류학 그룹에 속한다.이 동물들은 공통의 조상(호몰로지라고 불리는)에서 오는 형태학의 유사성 때문에 함께 분류된다.[47]

박쥐는 포유동물이고 팔뚝뼈는 비행에 적합하도록 개조되었다.

진화에 대한 강력한 증거는 동족 구조의 분석에서 나온다: 더 이상 동일한 작업을 수행하지 않지만 유사한 구조를 공유하는 다른 종의 구조들.[48]포유류의 앞줄기가 그렇다.인간, 고양이, 고래, 박쥐의 앞부분은 모두 놀라울 정도로 유사한 뼈 구조를 가지고 있다.그러나 이 네 종의 앞다리는 각각 다른 임무를 수행한다.비행에 쓰이는 박쥐의 날개를 구성하는 뼈와 같은 뼈도 고래 지느러미를 만들어 헤엄치는 데 쓰인다.이러한 "설계"는 특정 직무와 관련이 없고 고유하게 구성된 경우 의미가 거의 없다.진화론은 이러한 동음이의 구조를 설명한다: 네 동물 모두 공통의 조상을 공유했고, 각 동물은 여러 세대에 걸쳐 변화를 겪었다.이러한 구조의 변화는 다른 업무에 적응하는 전경을 만들어냈다.[49]

새와 박쥐 날개는 융합 진화의 예다.

그러나 해부학적 유사성이 모두 밀접한 관계를 나타내는 것은 아니기 때문에 해부학적 비교는 오해의 소지가 있다.유사한 환경을 공유하는 유기체들은 종종 융합적 진화라고 알려진 과정인 유사한 물리적 특징을 발달시킬 것이다.상어와 돌고래 둘 다 비슷한 체형을 가지고 있지만, 멀리 떨어져 있을 뿐이다. 상어는 물고기이고 돌고래는 포유동물이다.그러한 유사성은 두 모집단이 동일한 선택적 압력에 노출된 결과물이다.두 그룹 모두 수영에 도움이 되는 변화가 선호되어 왔다.따라서 시간이 지나면서 서로 밀접한 관계가 없음에도 불구하고 비슷한 외형(모형학)을 발달시켰다.[50]

태생학, 발생학

어떤 경우에는 둘 이상의 종의 배아에 있는 구조물의 해부학적 비교가 성인의 형태에서는 분명하지 않을 수 있는 공유 조상에 대한 증거를 제공한다.배아가 발달함에 따라, 이러한 호몰로지는 보기 위해 없어질 수 있고, 구조는 다른 기능을 맡을 수 있다.척추동물군(인간 포함)을 분류하는 근거의 일부는 꼬리(항문 너머 확장)와 인두 슬릿의 존재다.두 구조물은 배아발달의 어느 단계에서 나타나지만 성인의 형태로 항상 명백하지는 않다.[51]

발달 과정에서 다른 종의 배아에 존재하는 형태학적 유사성 때문에, 유기체가 배아로서의 진화 역사를 재현하는 것으로 한때 추정되었다.인간의 배아는 포유류로서 그들의 발달을 완성하기 전에 파충류 단계인 양서류를 통과했다고 생각되었다.흔히 재탕설이라고 불리는 이런 재탕설은 과학적 증거에 의해 뒷받침되지 않는다.그러나 실제로 일어나는 것은 발달의 첫 단계는 광범위한 유기체 그룹에서 유사하다는 것이다.[52]예를 들어, 매우 초기 단계에서는 모든 척추동물이 극도로 유사하게 보이지만, 어떤 조상의 종과도 정확히 닮은 것은 아니다.개발이 계속되면서 이 기본 패턴에서 구체적인 특징이 나타난다.

잔존 구조물

호몰로지(homology)는 잔존구조라 불리는 독특한 공유구조 집단을 포함한다.전정(前正)이란 자신을 소유한 유기체에 최소한의 가치가 있는 해부학적 부분을 말한다.이러한 명백히 비논리적 구조들은 조상들의 형태에 중요한 역할을 했던 장기들의 잔재들이다.육지를 걸었던 선조들의 다리뼈 잔해로 보이는 작은 잔해 뼈가 있는 고래도 그렇다.[53]인간은 또한 귀근육, 사랑니, 맹장, 꼬리뼈, 체모(소름 포함), 눈구석에 반월형 접히는 등 잔재적인 구조를 가지고 있다.[54]

생물 지리학

갈라파고스 핀치 4종, 다양한 식량을 위해 부리를 다양화한 적응 방사선에 의해 생성됨

생물지리학은 종의 지리적 분포를 연구하는 학문이다.생물지질학, 특히 해양섬의 생물지질학에서 나온 증거는 다윈과 알프레드 러셀 월리스 둘 다에게 종은 공통의 혈통을 가지며 진화했다고 설득하는 데 핵심적인 역할을 했다.[55]섬은 다른 곳에서는 발견되지 않는 고질적인 종들을 포함하고 있지만, 그 종들은 종종 가장 가까운 대륙에서 발견되는 종들과 관련이 있다.게다가, 섬들은 종종 매우 다른 생태학적 틈새를 가진 밀접하게 연관된 종들의 군집을 포함하고 있는데, 그것은 환경 속에서 살아가는 다른 방법을 가지고 있다.그러한 군집은 적응 방사 과정을 통해 형성되는데, 단일 조상의 종들이 다양한 생태학적 틈새를 가진 섬을 식민지화하고 그 빈 틈새를 채우기 위해 적응한 다른 종으로 진화함으로써 다양화된다.잘 연구된 예로는 갈라파고스 섬에서 서식하는 13종의 다윈 지느러미, 그리고 한 때 인간에 의해 멸종되기 전에 다양한 생태학적 역할을 채우는 60종의 새인 하와이 꿀벌레를 들 수 있다. 모두 하와이 섬에 도착한 조상처럼 하나의 지느러미에서 유래한 것이다.e 400만년 전.[56]또 다른 예로는 하와이 제도에서 서식하고 있는 여러 가지 서식지에 서식하며 나무, 관목, 땅을 껴안고 있는 매트를 포함한 다양한 모양과 크기로 나타나지만 서로 교배되고 서쪽 코아에서 발견되는 특정 타르위 종과 함께 번식할 수 있는 실버워드 동맹도 있다.북아메리카의 t; 그 타르위드들 중 하나가 과거에 하와이를 식민지로 만들었고, 전체 실버워드 동맹이 탄생한 것으로 보인다.[57]

분자생물학

DNA의 한 부분

모든 살아있는 유기체(RNA 바이러스는 가능한 예외)는 유전자 정보를 전달하는 DNA의 분자를 포함한다.유전자는 이 정보를 전달하는 DNA의 조각이며, 그것들은 유기체의 성질에 영향을 미친다.유전자는 개인의 일반적인 외모와 어느 정도 그들의 행동을 결정한다.만약 두 유기체가 밀접하게 연관되어 있다면, 그들의 DNA는 매우 유사할 것이다.[58]반면에 두 유기체는 멀리 연관되어 있을수록 차이가 더 많이 날 것이다.예를 들어 형제는 밀접하게 연관되어 있고 매우 유사한 DNA를 가지고 있는 반면 사촌들은 더 먼 관계를 공유하고 그들의 DNA에서 훨씬 더 많은 차이를 가지고 있다.DNA의 유사점은 종들 간의 관계를 결정하기 위해 개인들 간의 관계를 보여주는 데 사용되는 것과 거의 같은 방식으로 사용된다.예를 들어, 침팬지와 고릴라, 인간을 비교하는 것은 인간과 침팬지의 DNA 사이에 96% 정도의 유사성이 있다는 것을 보여준다.DNA의 비교는 인간과 침팬지가 고릴라보다 서로 더 밀접하게 연관되어 있다는 것을 보여준다.[59][60][61]

분자계통학 분야는 이러한 분자의 유사성을 측정하고 진화를 통해 서로 다른 유형의 유기체가 어떻게 연관되어 있는지를 알아내기 위해 이 정보를 이용하는 데 초점을 맞추고 있다.이러한 비교는 생물학자들이 지구의 생명체 진화의 관계 트리를 만들 수 있게 했다.[62]그들은 과학자들이 공통된 조상들이 오래 전에 살았던 유기체들 사이의 관계를 풀도록 허락해 주었고, 유기체들의 외관에는 실제 유사점이 남아 있지 않다.

인공선택

인공 선택 결과: 치와와믹스와 그레이트 데인

인공 선택은 가축의 사육을 통제하는 것이다.인간은 어떤 동물이나 식물이 번식하고 어떤 자손이 살아남을지를 결정하는데, 따라서 어떤 유전자가 후대에 전해질지 결정하게 된다.인공적인 선택과정은 가축의 진화에 상당한 영향을 끼쳤다.예를 들어, 사람들은 통제된 사육에 의해 다른 종류의 개를 생산해왔다.치와와와 그레이트 데인의 크기 차이는 인위적인 선택에서 비롯된다.그들의 극적으로 다른 외모에도 불구하고, 그들과 다른 모든 개들은 15,000년도 채 안 된 현재 중국에서 인간이 사육하는 몇 마리의 늑대로부터 진화했다.[63]

인공적인 선택은 매우 다양한 식물을 만들어냈다.옥수수(옥수수)의 경우, 최근 유전적 증거에 따르면 가축화가 멕시코 중부에서 1만년 전에 발생했다고 한다.[64][unreliable source?]가축화 이전에 야생 형태의 식용 부분은 작아서 수집하기 어려웠다.오늘날 Maize Genetics Cooperation • Stock Center는 원래의 야생형으로부터의 무작위 돌연변이와 염색체 변동에 의해 발생한 10,000개 이상의 maize의 유전적 변이 컬렉션을 유지하고 있다.[65]

인위적인 선택에서 나타나는 새로운 품종이나 품종은 인간에게 매력적인 무작위 돌연변이를 가진 종이고, 자연 선택에서 살아남은 종은 인간이 아닌 환경에서 유용하게 사용할 수 있는 무작위 돌연변이를 가진 종이다.자연적 선택과 인위적 선택 모두에서 그 변화는 무작위 돌연변이의 결과물이며, 근본적인 유전적 과정은 본질적으로 동일하다.[66]다윈은 자연선택을 지지하는 그의 많은 주장을 형성하기 위해 동물과 식물에서 인공선택의 결과를 주의 깊게 관찰했다.[67]그의 저서 '종의 기원에 관한'의 많은 부분은 인공적인 선택에서 발생하는 많은 종류의 국내 비둘기들에 대한 이러한 관찰에 바탕을 두고 있다.다윈은 인간이 짧은 기간에 가축의 극적인 변화를 이룰 수 있다면 수백만 년을 주어진 자연 선택은 오늘날 생물에서 나타나는 차이를 만들어낼 수 있을 것이라고 제안했다.

공진화

주요 기사:공진화

공진화는 둘 이상의 종이 서로의 진화에 영향을 미치는 과정이다.모든 유기체는 그들 주변의 생물에 의해 영향을 받지만, 공진화에서는 각 종에서 유전적으로 결정된 형질이 두 유기체 사이의 상호작용에서 직접 발생했다는 증거가 있다.[58]

광범위하게 문서화된 공진화의 사례는 개미의 일종인 Phymomrmex와 개미가 음식과 피난처를 위해 사용하는 식물인 아카시아 사이의 관계다.두 사람의 관계는 매우 밀접해서 두 유기체의 특별한 구조와 행동의 진화를 가져왔다.개미는 초식동물로부터 아카시아를 방어하고 경쟁하는 식물에서 씨앗의 숲 바닥을 치운다.이에 대응해 이 식물은 개미들이 피난처로 사용하는 부은 가시와 개미가 먹는 특별한 꽃부분을 진화시켰다.[68]그러한 공진화는 개미와 나무가 이타적인 방식으로 행동하기로 선택했다는 것을 의미하지는 않는다.오히려 개체군 전체에 걸쳐 개미와 나무의 작은 유전적 변화가 각각 이득을 보았다.그 혜택은 그 특성이 다음 세대에 전해질 가능성이 약간 더 높았다.시간이 흐르면서, 연속적인 돌연변이는 오늘날 우리가 관찰하는 관계를 만들었다.

사양

주요 기사:사양
형태학에서 극적인 변화를 보여주는 수많은 시클리드 종이 있다.

적절한 환경과 충분한 시간을 고려하면, 진화는 새로운 종의 출현으로 이어진다.과학자들은 종에 대한 정확하고 포괄적인 정의를 찾기 위해 노력해왔다.에른스트 메이어는 한 종을 실행 가능하고 비옥한 자손을 생산하기 위해 서로 자연적으로 교배할 수 있는 잠재력을 가진 개체군 또는 개체군 집단으로 정의했다. (종족 구성원은 다른 종의 구성원과 함께 실행 가능하고 비옥한 자손을 생산할 수 없다.)[69]마이어의 정의는 생물학자들 사이에서 널리 받아들여졌지만, 무성으로 생식하는 박테리아와 같은 유기체에는 적용되지 않는다.

분화는 하나의 공통 조상의 개체군에서 두 개의 분리된 종을 형성하는 혈통을 나누는 사건이다.[15]널리 받아들여지는 특정 방법을 전구체적 특정이라고 한다.모든 계층의 분화는 한 집단이 지리적으로 분리될 때 시작된다.[48]산맥의 출현, 협곡의 형성, 또는 해수면 변화에 의한 육교 범람과 같은 지질학적 과정으로 인해 개체 수가 분리될 수 있다.분리가 일어나려면 분리가 상당해야 하므로 두 개체군 사이의 유전적 교환이 완전히 중단된다.그들의 분리된 환경에서, 유전적으로 고립된 집단은 그들만의 독특한 진화 경로를 따른다.각 그룹은 서로 다른 돌연변이를 축적할 뿐만 아니라 서로 다른 선택적 압력을 받게 될 것이다.누적된 유전적 변화는 그들이 재결합할 경우 더 이상 교배할 수 없는 분리된 개체군을 야기할 수 있다.[15]이종 교배를 막는 장벽은 프리자이토틱(미식이나 수정 방지)이나 포스트자이토틱(수정 후 발생하는 배리어)이다.만약 더 이상 이종 교배가 불가능하다면, 그들은 다른 종으로 간주될 것이다.[70]40억 년의 진화의 결과는 오늘날 175만 종으로 추정되는 우리 주변의 생물의 다양성이다.[71][72]

일반적으로 분화의 과정은 매우 오랜 기간에 걸쳐 느리며, 따라서 인간의 생명체 내에서 직접 관찰하는 것은 드물다.그러나 오늘날의 유기체에서는 분화가 관찰되어 왔으며, 과거의 분화 사건은 화석에 기록되어 있다.[73][74][75]과학자들은 나구바고 호수의 모종과 5,000년도 채 되지 않은 공통의 조상으로부터 5종의 새로운 시클리드 물고기의 형성을 문서화했다.[76]이 경우 분화의 증거는 형태학(신체적 외관)과 자연적 교배 부족이었다.이 물고기들은 복잡한 짝짓기 의식과 다양한 색채를 가지고 있다; 새로운 종에 소개된 약간의 수정은 짝짓기 선택 과정을 변화시켰고 생겨난 다섯 가지 형태는 이종 교배라고 확신할 수 없었다.[77]

메커니즘

진화론은 과학계에서 널리 받아들여지고 있으며, 생물학의 다양한 특수 분야를 연결시키는 역할을 하고 있다.[19]진화는 생물학의 분야를 견고한 과학적 기초를 제공한다.진화론의 의의는 테오도시우스 도브잔스키에 의해 "생물학에서는 진화의 빛 외에는 어떤 것도 이치에 맞지 않는다"[78][79]로 요약된다.그럼에도 진화론은 정적이지 않다.진화 과정의 이면에 있는 메커니즘에 대해 과학계 내에서 많은 논의가 있다.예를 들어, 진화가 일어나는 속도는 여전히 논의 중이다.게다가, 진화적 변화의 주요 단위인 유기체와 유전자 중 어느 것에 대해 상반된 의견이 있다.

변동률

다윈과 그의 동시대인들은 진화를 느리고 점진적인 과정으로 보았다.진화 나무들은 종의 심오한 차이가 오랜 기간에 걸쳐 축적되는 많은 작은 변화들의 결과라는 생각에 바탕을 두고 있다.

점진주의는 지질학자 제임스 허튼과 찰스 리엘의 작품에서 그 토대가 되었다.Hutton의 견해는 급격한 변화가 직장에서 더 이상 볼 수 없는 원인이 있다는 생각을 조장했던 대재앙적 사고와는 대조적으로, 심오한 지질학적 변화가 오늘날에도 여전히 운영에서 볼 수 있는 비교적 느린 공정의 연속적인 운영의 누적 산물이라는 것을 암시한다.생물학적 변화를 위해 획일적인 관점이 채택되었다.그러한 견해는 화석 기록과 모순되는 것으로 보일 수 있는데, 화석 기록에는 종종 새로운 종들이 갑자기 나타났다가 그 형태로 장기간 지속된다는 증거가 나타난다.1970년대 팔레트 엘드레지와 스티븐 제이 굴드는 인간적인 면에서는 느린 과정이지만 진화는 비교적 빠른 변화 기간(5만년에서 10만년 사이의 범위)[80]을 오랜 기간 상대적 안정성과 교대로 겪는다는 이론적 모델을 개발했다.그들의 이론은 구두점 평형이라고 불리며 다윈의 사상과 모순되지 않고 화석 기록을 설명한다.[81]

변경 단위

리처드 도킨스

진화의 선택에서 공통적인 단위는 유기체다.자연 선택은 개인의 생식 성공이 유전적 특성에 의해 개선되거나 감소될 때 발생하며, 생식 성공은 개인의 생존 자손의 수로 측정된다.유기체 관점은 철학자들뿐만 아니라 다양한 생물학자들의 도전을 받아왔다.리처드 도킨스는 우리가 진화를 유전자의 관점에서 바라본다면 많은 통찰력을 얻을 수 있을 것이라고 제안한다. 즉, 자연 선택은 유기체뿐만 아니라 유전자에 대한 진화적 메커니즘으로 작용한다는 것이다.[82]1976년 저서 '이기적인 유전자'에서 그는 다음과 같이 설명한다.

개인은 안정된 것이 아니라 덧없는 것이다.염색체 역시 처리된 직후 카드 손처럼 망각으로 섞인다.하지만 카드 그 자체는 그 뒤틀림에서 살아남는다.카드가 유전자다.유전자는 교차하는 것으로 파괴되는 것이 아니라 단지 파트너를 바꾸고 계속 전진할 뿐이다.물론 그들은 계속 전진한다.그것은 그들의 일이다.그들은 복제자들이고 우리는 그들의 생존 기계들이다.우리가 목적을 달성했을 때 우리는 버려진다.그러나 유전자는 지질학적 시간의 거주자들이다: 유전자는 영원하다.[83]

다른 이들은 선택을 단일 수준의 유기체나 유전자가 아닌 여러 수준에서 작동한다고 본다. 예를 들어, 스티븐 제이 굴드는 선택에 대한 계층적 관점을 요구했다.[84]

참고 항목

참조

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