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091522 · 3 months ago

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우리가 새로운 영장류 두 종을 발견했다고 하자. 그들을 몇 년 동안 관찰했는데도 우리가 알아낸 사실은 다음이 전부다. A종은 수컷과 암컷이 체격, 털색, 근육량이 비슷하다. 반면 B종은 수컷이 암컷보다 훨씬 더 크고 근육질인데다가 얼굴에 요란하게 눈에 띄는 색깔이 있다(용어: B종은 ‘성적 이형성’이 크다). 우리가 이 두 가지 특징만으로도 두 종에 대해서 엄청나게 많은 사실을 정확하게 예측할 수 있다는 걸 지금부터 알아보자.

우선, 어느 종의 수컷들이 서로 높은 위계 지위를 차지하고자 극적이고 공격적인 갈들을 벌일까? 수컷이 선택적으로 싸움 기술과 과시 능력을 진화시켜온 B종이다. 대조적으로 A종의 수컷들은 공격성이 적다. 그렇기에 근육을 진화시키지 않았을 것이다.

수컷 번식 성공률의 개체 간 차이는 어떨까? 한 종은 수컷 중 5%가 짝짓기를 독차지하지만, 다른 종은 모든 수컷들이 적은 횟수나마 모두 번식한다. 전자는 B종이고―그래서 위계 경쟁을 벌이는 것이다―후자는 A종이다.

다음으로, 한 종에서는 수컷이 암컷과 짝짓기하여 암컷이 임신하면 수컷이 육아에 적극 참여한다. 반면 다른 종의 수컷은 그런 ’부모의 투자‘를 들이지 않는다. 알아맞히기 너무 쉽지 않은가. 전자는 A종이다. B종에서 새끼 대부분의 아비인 소수의 수컷들은 육아를 하지 않는다.

한 종은 암수 한 쌍을 이루는 경향이 있고, 다른 종은 그렇지 않다. 쉽다. 쌍을 이루어 둘이서 새끼를 돌보는 종은 A다.

수컷이 짝짓기할 암컷을 까다롭게 고르는 종은 어느 쪽일까? B종의 수컷은 어느 암컷하고든 언제 어디서나 짝짓기한다. 치르는 대가가 약간의 정자뿐이니까. 반면 A종의 수컷은 ’암컷을 임신시키면 육아를 해야 한다‘는 규칙을 따르므로, 더 까다롭게 고른다. 이와 관련하여, 어느 종이 안정된 쌍 결합을 유지할까? 당연히 A종이다.

몸 크기를 감안하여 비교할 때, 어느 종의 수컷이 고환이 더 크고 정자수가 더 많을까? 기회가 왔다 하면 무조건 짝짓기하려 드는 B종이다.

암컷은 짝짓기 상대에게서 무엇을 기대할까? B종의 암컷은 수컷에게서 얻는 게 유전자뿐이므로, 그 유전자가 좋아야 한다. 그 종의 수컷이 화려한 이차성징을 드러내는 게 이 때문이다. “내가 근육뿐 아니라 이 우스꽝스럽고 눈에 띄는 뿔에도 에너지를 들일 여유가 있다는 건 이 몸이 그만큼 튼튼하다는 뜻이지. 네가 새끼에게 주고 싶은 유전자를 갖고 있단 뜻이라고.” 반면 A종의 암컷은 수컷에게서 안정적이고 친화적인 행동과 훌륭한 육아 기술을 기대한다. 그런 패턴에 해당하는 조류들을 보면 그래서 수컷이 암컷에게 구애할 때 육아 기술을 선보인다. 암컷에게 벌레를 잡아다주는 상징적 행동으로 자신이 유능한 가장임을 내세우는 것이다. 이와 관련하여, 조류 중에 A와 B 종이 있다면 어느 종의 암컷이 제 새끼를 버리고 도망쳐서 다른 수컷과 짝짓기함으로써 제 유전자를 더 많이 남기려고 들까? A종이다. 어차피 수컷이 남아서 새끼를 보살필 걸 아니까. 암컷이 그런 행동을 보인다.

그 연장선에서 A종의 암컷들은 특별히 바람직한(즉 부성애가 있는) 수컷과 쌍을 이루기 위해서 공격적으로 경쟁한다. 반면 B종의 암컷들은 서로 경쟁할 필요가 없다. 수컷에게서 얻을 건 정자뿐이고, 바람직한 수컷이 모두에게 충분히 그것을 나눠주니까.

(433~435쪽)

우선 유전자형과 표현형의 차이를 알 필요가 있다. 유전자형=어떤 개체의 유전적 조성. 표현형=그 유전형이 만들어내 외부로 드러나는 형질.[*신경과학자들은 종종 ‘내적 표현형‘이라는 용어를 쓴다. 이것은 기본적으로 ’과거에는 우리가 표현형 차원에서 감지할 수 없었지만 지금은 모종의 발명 덕분에 감지할 수 있게 된 특질. 말하자면 개체 안에 숨어 있찌만 이제는 우리가 관찰할 수 있다는 뜻에서 내적 표현형이라고 부르기로 한 것이다. 혈액형이 한 예다. 요즘은 피 검사로 혈액형을 감지할 수 있으니까. 편도체 크기도 내적 표현형이다. 뇌 스캐너로 감지할 수 있으니까.]

사람의 눈썹이 오른쪽과 왼쪽으로 나뉘어 있는가 하나로 이어져 있는가를 결정하는 유전자가 있다고 하자. 내가 가만 보니, 요즘 사람들은 일자눈썹이 드물어지는 추세인 듯하다. 왜 그런지 알고 싶은데, 유전자 변이 형태와 눈썹 표현형 중 어느. 쪽이 더 중요한 분석 차원일까? 8장에서 살펴본 유전자/환경 ��호작용이 있기 때문에, 유전형과 표현형은 동의어가 아니다. 어쩌면 산모 태내에서 유전자의 두 형태 중 한 형태는 활성화가 저지되고 다른 형태만 활성화되는지도 모른다. 어쩌면 한 인구 집단 중 일부는 이성 앞에서 눈썹을 가리도록 명령하는 종교를 믿기 때문에 눈썹 표현형이 성선택의 영향을 받지 않는지도 모른다.

당신이 일자눈썹 감소세를 연구하는 대학원생이라고 상상해보자. 당신은 이 현상을 유전형 차원에서 조사할 것인가. 표현형 차원에서 조사할 것인가를 선택해야 한다. 유전형: 눈썹 유전자의 여러 변이체들을 DNA 서열 분석한 뒤, 어떤 인자들이 그 조절에 영향을 미치는지를 알아본다. 표현형: 가령 눈썹 모양과 짝 선택의 관계를 조사한다거나, 아니면 일자눈썹이 햇빛의 열을 더 많이 흡수함으로써 뇌 겉질을 손상시켜서 사회적으로 부적절한 행동과 낮은 번식 성공률로 이어지는 건 아닌지 알아본다.

이 문제가 논쟁의 핵심이었다. 진화를 이해하려면, 우리는 유전형에 집중해서 살펴봐야 하는가 표현형에 집중해서 살펴봐야 하는가?

오래전부터 가장 두드러지게 유전자 중심 견해를 주장해온 사람은 도킨스였다. ’이기적 유전자‘라는 유명한 개념이 바로 그 뜻이다. 진화에서 후대에 전달되는 실체는 유전자이고, 시간에 따라 그 특정 형태가 더 퍼지거나 감소하는 것도 유전자라고 보는 입장이다. 게다가 유전자는 명확하고 구체적인 문자 서열이어서 환원적이고 반박 불가능한 존재인 데 비해 표현형 형질이란 훨씬 더 모호하고 덜 구체적이라는 주장이다.

’닭은 달걀이 더 많은 달걀을 만드는 수단일 뿐’이라는 개념의 핵심이 바로 이것이다. 생물체는 유전체가 스스로를 후대로 복제하는 수단일 뿐이고, 행동은 그 복제를 촉진하는 부수적 현상일 뿐이라는 것이다.

이런 유전자 중심 견해도 둘로 나뉜다. 하나는 유전체(즉 모든 유전자들, 조절 인자들, 기타 등등)가 진화 탐구에 최적의 수준이라는 입장이다. 도킨스가 지지하는 그보다 더 급진적인 입장은 개별 유전자가 가장 적절한 수준이라고 본다. 이기적 유전체가 아니라 이기적 유전자라는 것이다.

단일 유전자 선택의 증거가 일부 있기는 하지만(유전체 내 갈등이라는 잘 알려지지 않은 현상인데, 여기서 설명하진 않겠다), 표현형보다 유전자(들)가 더 중요하다고 보는 사람들은 대부분 단일 유전자의 이기성이란 약간 부차적인 현상이고 유전체 수준의 선택이 더 중요하다고 여긴다.

표현형이 유전형보다 우세하다고 보는 견해도 있다. 에른스트 마이어, 스티븐 제이 굴드 등이 이 견해를 지지했다. 실제 선택되는 대상은 유전체가 아니라 표현형이 아니냐는 것이 이들 주장의 핵심이다. 굴드는 이렇게 말했다. ”유전자에 어마어마한 힘을 부여하고 싶어하는 도킨스도 결코 유전자에게 줄 수 없는 것이 있다. 자연선택의 눈에 직접 보이는 가시성이다.“ 이 견해에서, 유전자 변이체들의 빈도는 그저 표현형 선택이 기록�� 결과일 뿐이다.

도킨스의 멋진 비유를 빌리자면, 케이크의 레시피는 유전형이고 케이크의 맛은 표현형이다.[*이쯤이면 여러분도 우리가 진화에 대해 생각할 때 은유와 비유를 정말 자주 동원한다는 걸 눈치챘을 것이다. 유니버시티칼리지런던의 생물학자 스티브 존스가 한 말이라고 알려진 훌륭한 메타 비유가 그래서 나왔다. ”진화와 비유의 관계는 동상과 새똥의 관계와 같다.“] 유전형 제일주의자들은 후대에 전달되는 것은 레시피라고 강조한다. 레시피를 구성하는 단어 서열이야말로 안정적인 복제자라는 것이다. 하지만 표현형주의자들은 반론한다. 사람들은 레시피가 아니라 맛으로 케이크를 고른다고. 게다가 맛은 레시피만으로 결정되지 않는 문제라고. 굽는 사람의 기술이 천차만별이고, 케이크를 굽는 고도가 천차만별이고, 기타 등등의 레시피/환경 상호작용이 영향을 미친다고. 레시피냐 맛이냐의 문제를 좀더 현실적으로 바꿔 물을 수도 있다. 당신의 케이크 회사가 매출이 부진하다고 하자. 당신은 레시피를 바꾸겠는가, 제빵사를 바꾸겠는가?

그런데 모두가 원만하게 지낼 순 없는 걸까? 명백히 평화로운 대답이 하나 있다. 무지갯빛 진화적 다양성의 품 안에는 여러 견해와 메커니즘을 포용할 공간이 충분하다고 보는 견해다. 그때그때의 상황에 따라, 서로 다른 선택의 수준이 전면에 나선다. 어느 때는 단일 유전자의 수준에서 분석하는 것이 가장 유익하고, 어느 때는 유전체, 어느 때는 단일 표현형 형질, 어느 때는 생물체의 전체 표현형 형질들이 더 적절하다. 자, 이것이 바로 다수준선택이라는 합리적 개념이다.

와, 발전이다! 그러니까 어느 때는 레시피에 관심을 쏟는 것이 가장 이치에 맞고 어느 때는 굽는 과정에 관심을 쏮는 것이 합리적이라는 말이다. 복제되는 것은 레시피이고, 선택되는 것은 맛이다.

하지만 또다른 수준이 더 있다. 가끔은 레시피도 맛도 아닌 다른 요인을 바꿀 때 케이크 매출이 가장 크게 달라지곤 한다. 가령 광고나, 포장이나, 케이크가 생필품인가 사치품인가 하는 인식을 바꾸는 경우다. 가끔은 제품을 특정 고객층과 연결함으로써 매출을 늘릴 수 있다. 공정무역의 산물임을 홍보하는 제품들, 이슬람국가운동이 운영하는 ’유어 블랙 무슬림 베이커리’, 기독교 근본주의를 따르는 ‘칙필레’ 패스트푸드 체인점을 떠올려보라. 이 경우, 고객의 구매 결정에서 이데올로기가 레시피나 맛보다 앞선다.

바로 이 맥락에서 신집단선택이 다수준선택에 포함된다. 어떤 유전 가능한 형질이 개인에게는 비적응적일지라도 집단에게는 적응적일 수 있다는 말이기 때문이다. 이것은 협력과 친사회성이 역력히 드러난 현상이고, ‘늘 배반한다’들이 가득한 세상에서 팃포탯들이 서로를 발견하는 과정의 그린 듯한 예시하고 할 수 있을 것이다. 형식적으로 표현하자면, 이것은 A가 B보다 우세하지만 B들의 집단들은 A들의 집단보다 우세한 경우라고 할 수 있다.

신집단선택의 설명력을 볼 수 있는 ��은 사례가 있다. 내가 닭을 기르는 농부라고 하자. 나는 여러 집단으로 나뉜 닭들이 최대한 많은 알을 낳기를 바란다. 이때 각 집단에서 가장 알을 많이 낳는 닭을 한 마리씩 뽑아서 그 슈퍼스타들로 새로운 집단을 꾸린다고 하자. 그 진답은 어마어마하게 생산력이 높지 않을까? 아니다. 오히려 그 집단의 달걀 생산은 보잘것없는 수준이다.

각각의 슈퍼스타들은 어떻게 원래 집단에서 달걀 여왕이 될 수 있었을까? 그 닭이 자신보다 서열이 낮은 닭들을 맹렬히 쪼아서 스트레스를 준 탓에 다른 닭들의 생산성이 낮아진 것이다. 그런 못된 개체들을 딴 데로 치웠으니, 서열 낮은 닭들의 집단이 오히려 더 높은 생산성을 발휘한다.

이것은 ’동물은 종의 이득을 위해서 행동한다’는 개념과는 전혀 다른 이야기다. 오히려 이 상황은 유전자의 영향을 받는 어떤 형질이 개체 수준에서는 적응적이지만, 집단이 그 형질을 공유하게 되거나 집단 간에 경쟁이 있을 때는(가령 한 생태 지위를 놓고 다툴 때는) 비적응적인 것으로 작용하는 경우다.

(439~444쪽)

‘진화‘라는 용어는 맥락에 따라 서로 다른 짐을 짊어진다. 신앙이 두터운 미남부지역 거주자에게 진화는 좌파가 신과 도덕과 인간 예외주의를 더럽히려는 책략이다. 반면 급진 좌파에게 ‘진화’는 일종의 반동적 용어로서 진정한 변화를 저해하는 느린 변화를 뜻한다. ‘개혁은 혁명을 가로막는다‘는 것이다. 우리가 다음으로 살펴볼 문제는 진화가 혹 느린 개혁이 아니라 빠른 혁명에 더 가까운 현상이 아닌가 하는 의문이다.

사회생물학은 기본적으로 진화적 변화란 점진적이고 누적적인 것이라고 전제한다. 선택압이 점진적으로 변화함에 따라, 한 집단의 유전자 풀에서 유용한 유전자 변이체가 점점 더 흔해지는 과정이라는 것이다. 그러다가 변화가 충분히 누적되면, 그 집단에서 새 종이 갈라져 나올지도 모른다(‘계통발생 점진주의’). 수백만 년의 시간이 흐르다보면 공룡이 서서히 닭으로 변하고, 분비샘이 내는 물질이 서서히 젖으로 진화하면서 포유류에 해당하는 생물체가 등장하고, 원시 영장류의 엄지가 서서히 다른 손가락들을 마주보게 된다. 진화는 이렇듯 점진적이고 연속적이다.

1972년, 스티븐 제이 굴드와 미국자연사박물관의 고생물학자 나일스 엘드리지가 새로운 견해를 제안했다. 이 견해는 이후 1980년대 들어서 본격적으로 논쟁에 휩싸였다.. 두 사람은 진화가 점진적이지 않다고 주장했다. 오히려 대부분의 시기에는 아무 일도 벌어지지 않고, 그 사이사이에 간헐적으로 빠르고 극적인 격변이 벌어질 때 진화가 일어난다고 했다.

그들이 단속평형이라고 이름 붙인 가설은 고생물학에 기반을 두었다. 널리 알려진바, 화석 기록은 점진적이다. 선조 인류 화석들을 보면 갈수록 더 큰 두개골이 나타나고, 갈수록 더 똑바른 자��가 나타난다. 만약 연대순으로 이어진 두 화석이 크게 다르다면, 즉 점진적 변화를 건너뛴 부분이 있다면, 그사이의 시기에 두 화석의 중간 형태인 ‘잃어버린 고리’가 존재해야 한다는 뜻이다. 우리가 한 계통에서 충분히 많은 화석을 모으기만 한다면, 변화는 반드시 점진적인 듯 보일 것이다.

엘드리지와 굴드는 화석 기록이 연대순으로 빠짐없이 갖춰져 있는데도 점진주의가 확인되지 않는 사례들에 주목했다(각각 엘드리지와 굴드의 전공인 삼엽충과 달팽이가 좋은 예였다). 그런 기록을 보면 대신 오랫동안 화석에 변화가 없는 정체기가 이어지다가, 고생물학적으로 눈 깜박할 순간에 해당하는 짧은 시기 만에 전혀 다른 형태가 갑자기 등장했다. 어쩌면 진화는 대체로 이런 모습인지도 모른다고 그들은 주장했다. 변화가 단속적으로 갑작스럽게 일어나는 이유는 뭘까? 어떤 강력한 선택 인자가 갑자기 작용하여 한 종의 개체들 중 대부분을 죽였을 것이다. 소수의 생존자는 이전에는 그다지 중요하지 않았지만 바뀐 환경에서 갑자기 긴요해진 모종의 유전적 형질을 갖고 있는 개체들이었을 것이다. 이것이 바로 ’유전적 병목 현상‘이다.

단속평형 가설이 왜 사회생물학에 던지는 도전장이 되었을까? 사회생물학의 점진주의에 따르면, 아주 작은 규모의 적응도 차이라도 다 중요하다. 한 개체가 다른 개체들보다 유전자를 더 많이 남기도록 해주는 이점이라면, 지극히 사소한 이점이라도 다 진화적 변화에 해당할 것이다. 매 순간 경쟁, 협력, 공격성, 부모의 투자 등등을 최적화하는 모든 사건이 진화적으로 다 중요하다. 그런데 만약 그게 아니라 대부분의 시기가 진화적 정체기라면, 우리가 이 장에서 이야기한 내용 중 많은 것이 대체로 무의미해질 것이다.[*이와 관련하여, 행동의 진화는 대부분 같은 종 구성원들 사이의 사회적 복잡성을 다루는 가정이 아니라 비생물적(즉 비생물학적) 압력을 다루는 과정에서 이뤄졌다고 보는 견해도 있었다. 요컨대 행동이 다른 개체들과의 경쟁이 아니라 환경을 다루는 과정에서 진화했다는 것이다. 우리로서는 이 개념 또한 점진주의가 개체 간 경쟁에 부여한 중요성이 실제로는 사회생물학자들의 생각만큼 크지 않을 수도 있다는 가능성을 또다른 방식으로 제시한 의견이라고 이해하면 충분하다. 비생물적 선택압을 강조하는 견해는 소련 진화생물학자들 사이에서 흔했다. 여기에는 마르크스주의 이데올로기뿐 아니라 혹독한 겨울 기후의 영향도 있었을 것이다.]

사회생물학자들은 기쁘지 않았다. 그들은 단속평형을 주장하는 사람들을 ‘저크jerk’라고 불렀다(단속평형을 주장하는 사람들은 사회생물학자들을 ’크립creep’이라고 불렀다. 이해했는가? ‘저크’에는 ’얼간이‘라는 뜻 외에도 ‘갑자기 홱 움직이다’라는 뜻이 있고, ’크립’에는 ‘멍정이’라는 뜻 외에도 ’살금살금 기다’라는 뜻이 있다). 점진주의 사회생물학자들은 여러 행태의 반론을 제기하며 강하게 반박했다.

달팽이 껍데기 얘기일 뿐이다. 우선, 완전하게 발굴된 화석 계통 중에서 점진주의를 보여주는 것들이 있다. 점진주의자들은 또 단속평형주의자들이 삼엽충과 달팽이 화석을 이야기한다는 점을 꼬집었다. 우리가 가장 궁금해하는 화석―영장류와 인류―은 기록이 너무 ��엄띄엄해서 점진적인지 단속적인지 가려 말할 수 없다는 것이다.

눈 깜박할 순간이란 게 얼마나 짧은가? 다음으로 점진주의자들은 단속평형 지지자들이 고생물학자라는 점을 지적했다. 그들은 화석 기록에서 긴 정체기와 눈 깜박할 순간의 빠른 변화를 본다고 주장하지만, 화석 기록에서 변화를 가릴 수 없는 시기에 해당하는 그 순간이란 실제로는 5만 년에서 10만 년이나 될 수도 있다. 그 정도라면 진화가 치열하게 펼쳐지기에 충분한 시간이라는 것이다. 이 반박은 부분적으로만 유효하다. 고생물학적 순간이 그렇게 길다면, 고생물학적 정체기는 어마어마하게 더 길 테니까.

단속평형주의자들은 중요한 대상을 놓치고 있다. 결정적 반박은 고생물학자들의 연구 대상이 화석임을 상기시키는 것이다. 그들은 뼈, 껍데기, 호박에 갇힌 벌레를 연구한다. 뇌, 뇌하수체, 난소 같은 기관이 아니다. 뉴런, 내분비 세포, 난자, 정자 같은 세포도 아니다. 신경전달물질, 호르몬, 효소 같은 분자도 아니다. 한마디로 진짜 흥미로운 대상은 보질 않는다는 것이다. 평생 달팽이 껍데기를 산더미처럼 쌓아두고 측정하는 일이나 해온 주제에, 멍청한 단속평형주의자들이 그 지식만 갖고서 감히 우리에게 행동 진화를 잘못 생각하고 있다고 지적해?

이 대목에서는 타협의 여지가 있다. 어쩌면 인류의 골반은 긴 정체기와 짧과 급속한 변화를 겪으면서 단속적으로 진화했을지도 모른다. 뇌하수체도 마찬가지로 단속적으로 진화했지만, 단속적 변화의 시기가 달랐을 수도 있다. 스테로이드 호르몬 수용체, 이마앞엽 뉴런의 조직 방식, 옥시토신과 바소프레신의 창조도 모두 단속적으로 진화했으나 저마다 시기가 달랐을 수도 있다. 이런 단속적 패턴들을 이어 겹치고 평균을 내면, 그 결과는 점진적인 듯 보일 것이다. 하지만 이 타협에도 한계가 있다. 그렇다면 진화적 병목 현상이 그만큼 무수히 발생했다고 가정해야 하기 때문이다.

분자생물학은 어디 갔나? 점진주의자들의 바낙 중 가장 강력한 것은 분자 생물하적 반론이다. 기존 단백질의 기능을 미세하기 바꾸는 소돌연변이는 전적으로 점진주의적 과정이다. 그러면 빠르고 극적인 변화와 긴 정체기로 구성되는 진화란 어떤 분자적 메커니즘으로 설명되는가?

8장에서 보았듯, 최근 몇십 년 동안 빠른 변화를 설명할 수 있는 분자적 메커니즘들도 많이 발견되었다. 이른바 대돌연변이다. ⓐ유전자에서 염기쌍이 치환되거나 삽입되거나 삭제되는 전통적인 점 돌연변이라도 그 유전자가 생산하는 단백질이 (가령 전사인자, 스플라이싱 효소, 이동성 유전인자라서) 증폭 효과를 발휘할 때, 이를테면 그 영향을 받는 대상이 후성유전학에 관여하는 효소를 생산하며 여러 종류의 단백질로 발현되는 유전자의 엑손일 때. ⓑ전통적인 돌연변이가 프로모터에 일어나서, 유전자 발현의 시기/장소/정도를 바꿀 때(프로모터 변화 때문에 일부다처 종 밭쥐가 일부일처로 바뀐 사례를 떠올려보라). ⓒ유전자 정체가 중복되거나 삭제되는 식의 비전통적 돌연변이. 이 모두가 크고 빠른 변화를 낳을 수 있다.

그런데 정체기를 설명하는 분자적 메커니즘은 어디 있나? 우리가 전사인자 유전자에 무작위로 돌연변이를 일으켜서, 이전에는 동시에 발현하지 않았던 유전자들이 함께 발현하도록 만들었다고 하자. 그 결과가 재앙이 아닐 확률이 얼마나 되겠는가? 혹은 후성유전학적 변화를 매개하는 효소의 유전자에 무작위로 돌연변이를 일으켜서, 기존과를 다른 무작위적 패턴으로 유전자를 침묵시켰다고 하자. 거참 결과가 좋기도 하겠다. 혹은 이동성 유전인자를 웬 유전자에 무턱대고 끼워넣거나, 스플라이싱 효소를 변화시켜서 여러 단백질에서 엑손들이 마구 뒤섞이도록 만든다고 하자. 어느 쪽이든 만만찮은 말썽이 빚어질 것이다. 이 모든 과정들에 내포된 결과가 진화적 변화의 보수성, 즉 정체기다. 운좋은 결과가 나오려면 아주 독특한 과제에 직면한 시기에 아주 독특한 대규모 변화들이 일어나야만 하는 것이다.

실제 빠른 변화의 사례들을 보여달라. 점진주의자들의 마지막 반박은 종들이 빠른 진화적 변화를 겪고 있다는 실시간 증거를 보여달라는 것이었다. 알고 보니 그런 증거는 많았다. 러시아 유전학자 드미트리 벨랴에프의 멋진 연구가 한 사례였다. 1950년대에 그는 시베리아 은여우를 길들였는데, 야샹에서 포획한 여우들 중에서 인간에게 가까이 다가오는 개체들을 골라 교배시켰다. 그랬더니 35세대 만에 얌전히 사람 품에 안기는 여우들이 탄생했다. 이 정도면 상당히 단속적인 과정 아닌가. 문제는 이것이 자연선택이 아니라 인위선택이라는 점이다.

흥미롭게도 그 정반대 현상 또한 모스크바에서 벌어졌다. 모스크바에는 19세기부터 떠돌이 개가 많아서 현재 개체 수가 3만 마리나 된다(요즘 몇몇 개들이 모스크바 지하철 탑승법을 익힌 것으로 유명하다). 현재 모스크바의 개들은 애부분 여러 세대 동안 야생으로 살아온 개들의 후손으로서, 그동안 독특한 무리 구조를 진화시켰다. 게다가 이제 인간을 피하고, 꼬리를 흔들지 않는다. 한마디로 늑대와 비슷하게 진화하고 있는 것이다. 아마도 이 야생 집단의 첫 세대들은 그런 형질을 선호하는 가혹한 선택압을 겪었을 테고, 그런 개체들의 후손이 현재의 집단을 이루게 되었을 것이다.[*은여우들과 모스크바 야생 개들에 관한 흥미로운 사실. 둘 다 주로 혹은 전적으로 어떤 행동적 특질을 기준 삼아 선택되었지만, 그런 특질과 더불어 외모 변화도 나타났다. 은여우들은 더 귀여워졌다. 주둥이가 짧아졌고, 귀와 이마가 동그래졌고, 꼬리가 동그랗게 말렸고, 보통의 여우보다 털색이 더 다양해졌다. 한편 모스크바 개들은 정반대로 변했다. 만약 우리가 어떤 종을 길들이고 싶다면, 발육 저지를 선호하는 방향으로 교배시키면 된다. 개는 기본적으로 새끼 늑대다. 인간이 다 제 어미인 줄 알고 따르며, 새끼답게 귀여운 외모를 가진 늑대다. 은여우도 마찬가지였고, 모스크바 개들은 그 정반대였다. 길들이기가 다른 유전자들보다 뇌 발달에 관련된 유전자들에 상대적으로 더 많이 영향을 미친다는 증거도 있다.]

인간 유전자 풀에서는 락타아제 지��성이 퍼지는 과정에서 빠른 변화가 일어난 예가 있다. 유당(젖당)을 분해하는 효소인 락타아제의 유전자에 변화가 일어나서, 원래 아동기에만 생성되던 효소가 성인기까지 지속되도록 바뀐 것이다. 덕분에 성인들도 유제품을 섭취할 수 있게 되었다. 이 새로운 변이체는 몰골의 유목민이나 동아프리카의 마사이족처럼 유제품을 주식으로 삼는 목축민 집단들에서는 흔나고, 중국인이나 동남아시아인처럼 젖 뗀 뒤에는 유제품을 섭취하지 않았던 집단들에서는 거의 없다시피 하다. 락타아제 지속성은 지질학적 시간 규모에서 찰나에 불과한 시간 만에 진화하고 퍼졌다. 지난 1만 년쯤의 시간 동안 낙농업과 함께 공진화해온 것이다.

(455~461쪽)

행동 - 로버트 새폴스키

#행동 #로버트 새폴스키 #books

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bbirukp · 5 years ago

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파란 장미 만들기

과정을 통해 모동숲 교배 시스템 이해해보기

동물의 숲에서 꽃 교배시 색깔은 멘델의 유전 법칙에 따라 구현되어있음. 장미를 제외한 꽃들은 R, Y, W 3개의 유전자로 구성되어있으며, 장미는 R, Y, W, S 4개의 유전자로 구성되어있음. R은 주로 빨간색, Y는 주로 노란색, W는 주로 흰색, S는 밝기를 결정.

사실 설명만 할거라면 장미 말고 다른 꽃을 드는게 편하고 이해하기도 쉬운데, 파란 장미 만드는 과정을 유전형 단위로 추적해보는 것이 목표이기 때문에 그냥 과정을 쓰겠음.

step 1.

일단 상점에서 파는 흰 장미의 경우 rryyWwss의 유전자형을 가지고 있음(0010이라고도 함).

상점제 흰 장미끼리 교배를 한다고 해보자(rryyWwss x rryyWwss).

R 유전자의 경우 둘 다 rr이기 때문에 무조건 rr이 됨.

Y 유전자의 경우 둘 다 yy이기 때문에 무조건 yy가 됨.

S 유전자의 경우 둘 다 ss이기 때문에 무조건 ss가 됨.

하지만 Ww의 경우에는 어떤 유전자가 붙을지 모름. 흰 장미 A에서 50% 확률로 W 혹은 w가 나올 수 있고, 흰 장미 B에서도 마찬가지로 50% 확률로 W 혹은 w가 나올 수 있음. 따라서 최종적으로 WW, Ww, ww가 모두 나올 수 있다. 나올 수 있는 전체 유전형을 나열해보면 아래와 같음.

(1-1) rryywwss (0000/25%, 흰색)

(1-2) rryyWwss (0010/50%, 흰색)

(1-3) rryyWWss (0020/25%, 보라색)

그런데 (1-1)과 (1-2)는 표현형이 같음. 둘 다 흰장미임. 따라서 상점 흰 장미끼리 교배할 경우 75% 확률로 흰 장미가 나오고, 25% 확률로 보라색 장미가 나오는 것. 참고로 (1-1)과 (1-2)는 겉으로 봐서는 구분할 방법이 없다(...). 교배를 시켜봐야만 유전형을 알 수 있음.

이 보라색 장미의 유전형은 항상 rryyWWss라는걸 기억하고 다음으로 넘어간다.

step 2.

이 보라색 장미와 상점에서 파는 빨간 장미(상점빨장)와 교배를 시킨다고 해보자. 상점빨장의 유전형은 RRyywwSs(2001)임.

보라장미의 유전형: rryyWWss

상점빨장의 유전형: RRyywwSs

이 경우 R, Y, W 유전자의 경우 항상 똑같이 Rr, yy, Ww의 유전형으로 결정되는 것을 알 수 있다. 확률로 결정되는 것은 S유전자인데, 상점빨장으로부터 S가 붙을 확률 50%, s가 붙을 확률 50% 해서 아래의 두 가지 유전형이 나올 수 있음

(2-1) RryyWwss (1010/50%, 빨간색)

(2-2) RryyWwSs (1011/50%, 분홍색)

우리는 여기서 (2-2)만 사용하고, (2-1)은 나오는 족족 팔아버리거나 적어도 격리한다.

step 3.

이제 앞 step에서 나온 분홍색 장미와 상점에서 파는 노란 장미(상점노장)와 교배를 시킬 것. 상점노장의 유전형은 rrYYwwss(0200)임. 여기까지 읽을 사람이 있을 것 같지 않으니 아무 말이나 써야지 섹스 그래서 이들을 나열해보면 아래와 같음.

분홍장미의 유전형: RryyWwSs

상점노장의 유전형: rrYYwwss

이 경우 100%로 결정되는건 Y 유전자 밖에 없다는 것을 확인할 수 있음. 여기에서 나올 수 있는 모든 유전형을 정리하면 아래와 같다.

(3-1) RrYywwss (1100/12.5%, 오렌지색)

(3-2) RrYywwSs (1101/12.5%, 노란색)

(3-3) rrYywwss (0100/12.5%, 노란색)

(3-4) rrYywwSs (0101/12.5%, 노란색)

(3-5) RrYyWwss (1110/12.5%, 빨간색)

(3-6) RrYyWwSs (1111/12.5%, 분홍색)

(3-7) rrYyWwss (0110/12.5%, 흰색)

(3-8) rrYyWwSs (0111/12.5%, 흰색)

지옥 같은 게임.. 어쨌든 우리가 원했던 것은 (5)이고, 나머지는 되도록이면 격리하거나 팔아버리는 것을 권장함. 유전형도 모르는 장미들이 여기저기 섞여버리면 카오스 되는 것은 순식간이기 때문. 유전형 모르는 것들이 여기저기 섞여들어가�� 어디에서 무슨 색 꽃이 나올지 알 수도 없고 원예징들에게는 실질적으로 바이오 해저드라 이겁니다.

step 4.5

이제 거의 다 왔음. 이제 (3-5)를 두 송이 만들어서 마지막 step을 수행할 것인데, step 3을 통해서 여러 개를 만들어낼 수도 있지만 cloning을 통해서 만들어내는 방법도 있음. cloning은 주변에 동종 식물이 하나도 없을 때 번식 조건이 될 경우 일정 확률로 복제하는 것인데, 이런 경우 자신과 동일한 유전형을 가진 (표현형도 물론 동일) 꽃을 주변에 하나 더 피우는 시스템. 튀동숲까지는 없었다고 함. 지옥 같은 게임..

step 5.

어쨌든 (3-5)를 두 송이 만들었다고 하고 유전형을 나열하면 아래와 같음.

(3-5)의 유전형: RrYyWwss

이 경우 R, Y, W 유전자가 각각 3가지의 유전형이 나올 수 있으니 전체 27가지의 유전형이 나올 수 있다는 것을 알 수 있음. 27가지를 모두 적는 것은 너무 고통스러운 일이니 몇 가지만 적어보겠음.

(5-1) RRyywwss (2000/1.56%, 검은색)

(5-2) RRyyWwss (2010/3.13%, 검은색)

(5-3) RRyyWWss (2020/1.56%, 검은색)

(5-4) RRYyWWss (2120/3.13%, 검은색)

(5-5) RRYYWWss (2220/1.56%, 파란색) <- !!!

5-1부터 5-4까지는 검은장미인데, 참고로 검은 장미의 유전형은 이 4가지가 전부임. 그리고 5-5는 파란 장미인데, 파란 장미의 유전형은 오직 이 1가지 뿐임. 정말 거지같죠? 다른 루트를 통해서 만드는 것도 물론 가능하긴 하지만

참고로 파란색이 표현형으로 나오는 유일한 유전형은 RRYYWWss 뿐임. 다른 루트를 통해서 만드는 것도 물론 가능. 하지만 유전형이 뭔지 모르는 이상한 빨간 장미를 이용하여 결과가 나오기를 바라는 것은 너무 끔찍한 일이고, 별도의 실험장을 만들어서 이것을 검증하자니 또 별도의 교배가 필요함. 탐슬 없이 꽃을 교배하려면 아무리 운이 좋아도 리얼타임으로 하루가 지나간다는 사실을 기억하는 것이 좋음.

결론: 그냥 어디서 얻어오는게 낫다

진짜 결론: 하지 말자

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