생물의 다양성은 어떻게 진화하나 대량멸종, 생식적 장벽

여섯 번째 대량 멸종

 지구에서 생명의 진화는 짧은 기간의 대격변기가 간혹 있기는 했지만, 비교적 길고 안정된 기간으로 이루어진 역사를 가지고 있음을 화석기록이 말해주고 있습니다. 이런 대격변기 동안에 새로운 종이 생겨나기도 했고, 또한 많은 수의 다른 종이 멸종되기도 했습니다. 변화하는 세상에서 멸종은 피할 수 없지만, 그러나 화석 기록은 살아 있던 지구 생명 중 50~90% 정도의 종이 멸종되기도 했습니다. 변화하는 세상에서 멸종은 피할 수 없지만, 그러나 화석기록은 살아 있던 지구 생명 중 50~90% 정도의 종이 갑자기 죽어 지구에서 영원히 사라진 그런 시기를 뜻하는 대격변의 예를 몇 가지 보여주고 있습니다. 과학자들은 지난 5억4천만 년 동안에 이러한 대량멸종이 다섯 번이 나 있었음을 밝혀냈습니다. 

 오늘날 인간의 활동으로 인해 많은 종이 급속도로 사라지고 있을 정도로 지구환경이 변화되고 있습니다. 지질학적 시간으로는 매우 짧은 시간이기는 하지만, 지난 400년 동안 천 종이 상이 멸종한 것으로 알려져 있습니다. 과학자들은 이 비율이 정상적인 화석기록에서 볼 수 있는 멸종률의 100배~1,000배에 이르는 것이라고 말하고 있습니다. 

 우리는 여섯 번째 대량멸종의 중간 지점에 와있을까요? 2011년 네이처에 발표된 광범위한 분석에서 연구자들은 빅5 대량멸종의 화석기록에서 얻은 자료를 현시대의 자료와 비교하였습니다. 좋은 소식은 현재의 생물다양성 감소는 아직까지 대량멸종으로 볼 수는 없다는 것입니다. 나쁜 소식은 우리가 지금 벼랑에서 시소 놀이를 하고 있다는 것입니다. 여기 그림에 있는 해달과 같이, 현재 멸종 위험이 임계점에 이른 종의 손실은 지구를 대량멸종의 시대로 내몰게 될 것입니다. 연구자들이 멸종위기나 멸종 우려(낮은 범주의 위험) 종을 계산에 넣으면, 그 그림은 참으로 어두워 보입니다. 수십만 년에 걸쳐 전개되었던 고대의 대량멸종과는 달리, 인간으로 인한 여섯 번째 대량멸종은 수백 년이라는 아주 짧은 기간에 끝나버릴 수 있습니다. 그리고 이전에 대량멸종과 마찬가지로 지구 위에서의 생명이 수백만년이 걸려서야 회복될 것입니다. 

 그러나 화석기록은 파괴에 대한 창조적인 면도 보여줍니다. 공룡의 멸종 이후 포유류의 다양화가 일어났듯이, 대량멸종은 공통 조상으로부터 많은 다양한 종의 진화로 이끄는 길을 열어줄 수도 있습니다. 

 

 

종 사이의 생식적 장벽

 

파리는 분명히 개구리나 고사리와 짝짓기를 할 수 없습니다. 그러나 아주 가까운 종과 교배를 막는 것은 무엇인가요? 예를 들면 동부 종다리와 서부 종다리는 이들에 있어서 무엇이 종의 경계를 유지하게 할까요? 이들의 지리적 분포는 대평원에서 겹쳐 있고, 또 이들은 아주 비슷하게 생겨서 조류전문가나 겨우 이들을 분간할 수 있습니다. 그러나 이들 두 종은 서로 교배하지 않습니다. 

 생식적 장벽은 근연종 개체가 교배하는 것을 막는 어떤 것을 말합니다. 종의 유전자풀을 격리하는 여러 종류의 생식적 장벽에 대해 알아봅시다. 교배의 봉쇄가 접합자의 형성 전에 일어나는지, 아니면 후에 일어나는지에 따라 생식적 장벽을 수정 전과 수정 후로 나눌 수 있습니다. 

 수정전 장벽은 종 사이의 짝짓기나 수정을 못 하게 막는 것을 말합니다. 그러한 장벽은 시간이 될 수도 있습니다. 예를 들면 서부 점박이 스컹크는 가을에 번식하지만, 동부 점박이 스컹크는 늦은 겨울에 번식합니다. 이런 시간적 격리로 인해 대평원에서 함께 살아가지만 종 사이에는 서로 짝짓기가 일어나지 않습니다. 또 다른 예로는 종들이 같은 지역에 살고 있지만, 서식지가 같지 않은 경우입니다. 예를 들면 북미 얼룩 뱀은 주로 물에 살지만 반면에 근연종은 육지에 산다. 또한 특정한 냄새, 색깔, 구애의 식과 같이 개체가 가능한 짝을 분간할 수 있게 하는 형질도 생리적 장벽으로 작용할 수 있습니다. 예를 들면 조류에 속하는 많은 종이 구애 행동이 매우 정교하여 다른 종을 자신과 같은 종류로 혼동하지 않습니다. 또 다른 경우로는 다른 종의 암수의 생식기관과는 해부학적으로 맞지 않습니다. 예를 들면 두 근연종 달팽이는 껍질의 나선 방향이 서로 반대이어서 이들의 암수 생식기가 교접할 수 없게 됩니다. 또 다른 경우로는 다른 종의 배우자(난자와 정자)는 불화합성이어서 수정되지 않습니다. 배우자 격리는 수정이 체외에서 일어날 때 매우 중요합니다. 많은 종의 성게의 암컷과 수컷이 바다에 난자와 정자를 방출하지만, 수정은 난자와 정자 표면에 있는 종족 특성이 분자가 서로를 달라붙을 때만 일어납니다. 

 수정 후 장벽은 종간 짝짓기가 실제로 일어나고 잡종 접합자(여기서 잡종은 난자와 정자가 각기 서로 다른 종으로부터 온 의미)가 만들어어질 때 작용합니다. 몇몇 경우에는 잡종 자손이 생식적으로 성숙이 되기 전에 죽습니다. 예를 들면 어떤 도롱뇽 근연종 사이에 잡종을 생겼다고 하더라도, 그 잡종 자손은 두 종 사이의 유전적 불화합성 때문에 정상적인 발생을 하지 못합니다. 잡종의 또 다른 경우에는 자손이 건강한 성체가 되지만 불임인 경우입니다. 

 

멸종된 공룡 발자국 화석