Chapter 9 인간의유래 9.1 진화란무엇인가? 진화의 2가지의미 : 진화의과정과진화학설진화의과정 생물학적진화 세대를거듭하면서발생하는생물집단특성의변화 진화적변화는유전자를통하여유전된다. 환경변화로집단내에서일어나는변화는진화적이아니다 : 지난몇년사이평균신장증가 : 칼로리섭취증가, 평균연령증가가원인. 생물학적진화는개체가아닌집단내에서만발생한다. 위의예는머릿니집단에변화가생긴것을보여준다. 내성대립유전자가없는개체는죽었다. 결국, 페메트린의선택에의해서내성대립유전자를가진집단으로변했다. 자연선택 집단내개체간생존과생식정도의차이로, 집단이환경변화에적응하는과정-10장의주제예 : 해충의살충제내성, 감염세균의항생제내성 소진화 종내집단의특성에서일어나는변화. 쉽게관찰되며, 논란의소지가적음. 대진화 오랜기간소진화의결과로일어나는변화. 새로운종의기원을야기한다. 비생물학자간에많은논란이있음.
진화의학설쟁점 : 진화의학설이 과학적진실 인가? 학설 ( 이론 ) 이란? 일상적의미 : 학설 ( 이론 ) = 최선의추측, 잠정적인설명 과학적의미 : 학설 = 수용가능한과학적일반원리로수많은증거에의하여지지를받음. 예 : 원자론, 중력의학설, 배종설 진화론이란학설 : 오늘날지상에존재하는모든생물은단일공통조상의자손이며, 수백만년에걸쳐진행되어온소진화의산물이다 : 공통계보설. 9.2 찰스다윈과진화론 초기의진화론다윈이전에도진화론을주장한학자는있었다. 많은과학철학자는시간이지나면서생물체도변화된다는관념을가지고있었다. 아낙시만더 (BC 611-546) 인간이육지로올라온어류에서진화되었다고제안한그리스의철학자 라마르크 생물의환경적응, 획득한형질이자손에게전달된다 ( 용불용설 ) 는발상을 1809년발표함 비글호항해 22세에다윈은해군함비글호에박물학자로서 5년간의항해에동승한다. 다윈의임무는 자연사적기록가치가있는자료를관찰, 수집, 기록 하는것이었다. 다윈은지구가오래되었으며긴시간에걸쳐변화가일어났다고주장하는라이엘의책, 지질학원론을소유하고있었다. 항해중다윈에게큰영향을미친것은다음과같다. 브라질의열대우림 수집한화석 갈라파고스군도의조류와파충류
갈라파고스의코끼리거북은환경에따라차이가있다. 에콰도르의부채선인장포복형 : 갈라파고스선인장나무크기로종 분화 공통계보설의발달 관찰기록과화석표본-헨슬로교수에게. 귀국전에과학계명사. 다윈은 1836년영국으로돌아왔지만, 자신의견해를즉각발표하지는않았다. 20여년을자신의의견을다듬는데사용함. 할아버지에라스무스다윈의공통계보설지지, 신중한견해. 축산업의선택교배에의한육종에대해알게됨. 1958년월리스의편지로출판박차 1858년종의기원을출판함. 9.3 공통계보의증거에대한검증 특수창조설 ( 지적설계론 ) 은창조자의역사를전제로하므로과학적가설이될수없다. 공통계보설의대안으로다음과같은가설이존재하며, 현존하는정보를바탕으로이들의진위를가릴수있다. 진화의증거에대한개요 다양한생물학적증거는공통계보를지지한다 : 생물학적분류체계 종간해부학적유사성 현대종에남아있는흔적기관 발달경로의공유 DNA의유사성 지구상생물체의분포 ( 생물지리학 ) 화석증거
생물학적분류체계는포괄적인분류계급은유연관계의차이, 멀고가까운공통조상의존재를암시한다. 영역 (domain) 계 (kingdom) 문 (Phylum) 강 (Class) 목 (Order) 과 (Family) 속 (Genus) 종 (Species) 종간해부학적유사성. 포유류의앞다리는다른기능을지니고있음에도 서로연관성을지닌일련의뼈대들을공유하고있다. 현대종에남아있는흔적기관. 양치류와동일한기관이현화식물에게도흔적기관으로남아있다. 발달 ( 발생 ) 경로의공유. 척삭동물배들의유사성 : 단일공통조상에서파생됨. DNA의유사성. 동일속의새들은먼유연관계의새들과비교해볼때, 더비슷한 DNA를가지고있다. 지구상생물체의분포. 갈라파고스에서발견되는여러종의입내새는육지에서발견되는종과닮았다. 화석증거. 말화석은계통내진화적변화의서열을잘보여준다. 공통계보를지지하는증거를통해인간에게서제일가까운친척을알아낼수있다. 인간은유인원의친척일까? 린네의분류체계 근대생물학적분류의기초 학자칼본린네의이름을따름 계통적분류방법 : 큰그룹은일반적인특성을공유하며, 작은그룹은더
많은특성을공유한다. 인간은유인원과함께분류되는데, 이는많은생물학적특성을공유하기때문이다. 인간의린네분류체계 인간과유인원의공통특성 해부학적및발생학적상동성. 꼬리 영장류와마찬가지로인간도미저골을가지고있지만꼬리는없다. 해부학적및발생학적상동성 닭살 털세움근은털의기저에위치한미세한근육이다. 긴장되었을때에털을세워몸을크게보이게만들고열을보존시킨다. 분자적상동성을통한증거 직립보행하는인간은엉덩이, 무릎, 두개골등에독특한해부학적형질을지니고있다. 화석내력의증거 방사성연대측정 암석의연대를측정하는데사용됨 방사성동위원소가낭핵종으로붕괴되는현상에착안함 인간의특성 뇌크기의증가 평평한얼굴 턱크기의감소 9.4 진화론대체가설의유효성대체가설에대한평가생물의기원 진화는생명이변화해온과정을연구하는학문이며생명이어떻게
시작되었는지를다루지않는다. 실험을통해서생명의시작에대한실마리를찾을수있다. 생물다양성에대한최선의과학적설명 : 진화론은현대생물학모든분야에영향을미친다. 진화론을이해할때, 현재우리가당착한문제의해결책도찾아낼수있을것이다. 진화론은인간유전자의기능을이해하는데도움을줄수있다. 진화론은종간상호작용을이해하는데필수적이다. 진화론은기후변화에따른생물학적결과를예상하는데유용하다. 9.4 진화론대체가설의유효성 밀러 - 우레이의실험은간단한화학물에서복잡한분자가자연발생될수 있음을보여준다. 9.4 진화론대체가설의유효성 - 생명의기원, 화학적진화 진화론은현대생물학모든분야에영향을미친다. 진화론을이해할때, 현재 우리가당착한문제의해결책도찾아낼수있을것이다. 진화론은인간유전자의기능을이해하는데도움을줄수있다. 진화론은종간상호작용을이해하는데필수적이다. 진화론은기후변화에따른생물학적결과를예상하는데유용하다.
Chapter 10 진화하는적 자연선택 10.1 고대살인자의귀환 결핵이란무엇인가? 결핵은수천년동안인간을괴롭혀왔다. 이집트미라에서결핵의흔적이발견되었다. 히포크라테스는결핵으로보이는병의증상을기록에남겼다. 1906년, 미국사람의천명중두명은결핵으로사망하였다. 결핵은세균 Mycobacterium tuberculosis에의해발생한다. 20억명이결핵보균자이다. 1초마다한명의새로운감염이발생한다. 연간약 2백만명이결핵으로사망한다 결핵의증상 기침과각혈 미열 피로 지속적인무력감 환자가점점마르고쇠약해져감 서양에서는소모 (consumption) 라고불렸음 폐조직의손상으로인해소모적인증상이발생한다.
결핵은감염자에게서공기를통해전염된다. 한번의재채기는전염성세균을포함하고있는물방울 4 만여개를 방출할수있다. 처방과치료의실패 19세기와 20세기초 요양소에머무름 항생제의발견은결핵치료에혁신을일으켰다. 1980년대부터항생제에내성을가진결핵의증가세가관찰되었다. 항생제내성때문에전세계적으로결핵발병률이늘어나고있다. 종의기원에서찰스다윈은두개의개념 -공통계보설과자연선택설을기술하였다. 자연선택은진화의주요요인으로여겨지고있다. 다른요인으로유전적부동과성선택등이있다. 10.2 자연선택은진화를일으킨다네가지의관찰과하나의추론 자연선택은관찰에바탕을둔추론이다 1. 집단내의개체는변이가일어난다. 2. 개체내변이의일부는자손에게전달된다. 3. 생물의집단은생존가능한수보다많은자손을생산한다. 4. 생존과생식은우연이아니다. 1. 집단내의개체는변이가일어난다. 이는인간과비인간집단동일하게적용된다. 변이는외모적인것외에도꽃의개화시기의변이등의다른형질들도포함한다. 2. 개체내변이의일부는자손에게전달된다. 다윈은사육가들이선발육종을통해특색있는형질을얻어냄을
주목했다. 3. 생물의집단은생존가능한수보다많은자손을생산한다. 느린번식동물도빠르게거대한집단을만들수있다. 4. 생존과생식은우연이아니다. 적응도 : 한개체의상대적인생존과생식 적응형질 : 한환경내에서개체의적응도를증가시키는형질 특정환경에적응한개체는생존하고번식할가능성이더높다. 적응형질은생존외의다른요소에도영향을미친다. 꽃의생식은찾아오는매개체의숫자에큰영향을받는다. 따라서꽃의색이나꿀생산이적응형질일수있다. 자연선택의결과 유리한변이는시간이지나면서집단내의빈도가증가한다. 불리한변이는줄어드는경향이있다 여러세대를거치면서집단내개체들의형질에변화가일어난다. 자연선택의검증 인위선택 : 인간의원하는형질이부과된선택 다윈이연구한비둘기품종은인위선택에의하여탄생되었다. 개의품종은인간에인해인위적으로선택되었다. 실험실에서는환경조건을조절하여집단이받는영향을조사할수있다. 과학자들은초파리의알코올분해능력을조사했다. 모든동물은알코올을분해하는효소를가지고있다. 집단내알코올을분해하는속도에는변이가있다. 실험실에서의자연선택 야생집단에서의자연선택 예 :
M. tuberculosis 가항생제내성으로진화됨. 다른병원체또한진화하여내성을지니게됨. 갈라파고스의 finch 또한전형적인예다. 유전학과진화의결합은신다윈설을탄생시켰다. 유전학에대한지식은진화의기작을이해하는데도움이된다. 대립유전자는형질변이의근본이다. 돌연변이는새로운대립유전자를만들어내고새로운형질의근본이된다. 자연선택을통해새로운형질이흔해지거나혹은사라질수도있다. 10.3 다윈이후의자연선택신다윈설 유전학과진화의결합은신다윈설을탄생시켰다. 유전학에대한지식은진화의기작을이해하는데도움이된다. 대립유전자는형질변이의근본이다. 돌연변이는새로운대립유전자를만들어내고새로운형질의근본이된다. 자연선택을통해새로운형질이흔해지거나혹은사라질수도있다. 개요 : 오묘한자연선택 돌연변이와자연선택 자연선택에대한일반적인오해 자연선택을통해새로운형질이생겨나지않는다 생물체의선택이나 의지 에의해발생하지않음. 자연선택은이미존재하는변이에작용함. 초파리의경우, 고농도알코올환경이새로운유전자를탄생시킨것이아니라, 차등생존의결과특정대립유전자가더흔해진것이다. 자연선택은완성으로끝나지는않는다
자연선택은생물이환경에보다잘적응하도록한다. 현재상황에보다잘적응한것이지환경에서생존할수있도록 개선된 것은아니다. 한상황에서유리한적응형질이다른상황에서는불리할수도있다. 한상황에서는알맞은적응형질이다른상황에서는반대로작용할수도있다. 이를통해균형이이루어진다. 적응형질은자신의능력에제한을받는다. 이는임시방편설계를야기한다. 팬더의 엄지손가락 을닮은구조가그예다. 이는사실완골이늘어난부위이다. 실제의마주보는엄지손가락만큼효과적이지못하다. 자연선택은목표를향한진보를일으키지않는다. 자연선택은현재환경에가장적절한적응형질을가진변이체를선호한다. 생물이변화또는적응하기를선택하는것이아니다. 자연선택은집단이처한상황에달려있다. 선택의유형 환경여건에따라집단에여러변화가일어날수있다. 방향성선택 집단의형질에변화가일어남. 안정화선택 평균형질을선택. 다양화선택 극단적인형질을선택. 10.4 자연선택과인간의건강다윈의관찰과일치하는결핵 Mycobacterium tuberculosis가항생제내성으로진화한것은다윈의관찰과일치한다.
집단내의세균은변한다. 세균의변이는자손에게전달된다. 세균은생존가능한수보다많이생산된다. 세균의생존은우연이아니다. 약물내성을위한선택 단순한약물요법은세균의방향성선택을야기할수있다 약물내성방지 복합약물요법은약물내성을막아낼강력한도구이다. 자연선택은우리를슈퍼버그로부터구할수있는가? 만약세균이항생제에내성으로진화할수있다면인간도세균에내성으로진화할수있을까? 인간들의면역능력에는차이가있다. 슈퍼버그에내성으로진화하기위해서는내성이없는사람은사라져야한다. 내성의진화를위해서는대부분의인간이한번도노출된적이없는병원체에모두노출되어야만한다. 자연선택의결과, 우리는질병과맞서싸울수있는두뇌를가지고있다.