생물의 진화적 반응 생리학적 반응과 해부학적 반응

 

파충류인 도마뱀

 

 

 지구의 다양한 환경에서 살아가기 위한 생물의 능력은 생태학과 진화생물학 영역 사이의 밀접한 관계를 증명합니다. 다윈의 시대에는 새탱학이란 말은 없었지만, 사실 다윈은 생태학자였습니다. 다윈이 진화에 대한 증거로 제공한 것은 생물의 지리적 분포와 특정 환경에 대한 절묘한 적응이었습니다. 생태학의 관점에서 자연선택에 의한 진화적 적응이란 생물과 그들의 환경과의 상호작용으로부터 얻어진 결과입니다. 그러므로 짧은 기간에 해당하는 한 개체의 일생의 과정에서 일어나는 사건은 매우 길고 오래된 규모의 진화적 시간에 걸쳐 일어난 결과로 바뀝니다. 한가지 예를 들어 보자면 물의 이용가능성이 식물의 성장과 궁극적으로 번식의 성공 여부에 영향을 주기 때문에, 강우량은 식물 유전자풀에 큰 영향을 미칩니다. 평균 이하의 낮은 가운의 기간이 있고 난 뒤에는 건조 내성 개체가 식물개체군에서 보다 우세하게 될 것입니다. 또한 생물은 포식과 경쟁과 같은 생물간 상호작용에 반응해서도 진화합니다. 

가변적인 환경에서의 적응

 한 서식지에서 무생물인 자는 해마다, 계절마다, 또는 하루 단위로 변화하기도 합니다. 일생 일어나는 환경의 변화에 맞추기 위해 개체의 능력은 자연선택에 의해 개선된 형태로 적응한 것입니다. 예를 들면 추운 날 새를 본다면 보통과는 달리 많은 털로 덮여 있습니다. 피부에 있는 근육이 새의 깃털을 세워서 단열을 가능하게 만드는 생리적 반응을 합니다. 새의 일부 종은 깃털을 두껍게 함으로써 계절 추위에 적응합니다. 그리고 또 다른 종은 추운 날씨가 시작되면 더 따뜻한 곳으로 이동하는 방식으로 반응하는 행동적 반응을 합니다. 이러한 반응은 한 개체의 일생에 걸쳐 일어나므로, 이것이 오랜 시간에 걸친 개체군에서의 변화를 말하는 진화의 예는 아님을 알 필요가 있습니다.  

생리적 반응

 새와 같이 털이 있는 포유동물의 경우에도 추운 날 일시적으로 단열층을 만들기 위해 피부 근육을 수축함으로써 조절할 수 있습니다. 피부 속의 혈관 역시 수축하여 체온 손실이 천천히 하게 됩니다. 두 경우 모두 이러한 조정은 몇 초 내에 일어납니다. 

지금까지도 가역적이지만 점진적인 환경변화에 반응해 일어나는 생리학적인 조정을 순화하고 합니다. 예를 들면 우리가 해수면 높이에 위치하는 보스턴에서 표고가 1마일이나 되어 산소가 적은 덴버까지 이동한다고 상상해봅시다. 새로운 환경 속에서 이전보다 낮은 산소공급에 대한 생리적 반응 중 하나로 폐로부터 신체의 다른 부위로 산소를 운반하는 적혈구 세포의 수를 점차 증가시킵니다. 순화는 수일 또는 수주가 소요됩니다. 이것이 에베레스트 산 정복에 도전하는 사람들처럼 고산 등반가들이 등반 도전하기 전에 고지의 베이스캠프에서 왜 긴 시간을 머물러야 할 필요가 있는지에 대한 이유입니다. 

 순화하는 능력은 일반적으로 생물종들이 자연적으로 경험하고 있는 환경조건의 범위와 관련이 있습니다. 예를 들면 매우 따뜻한 기후에 있는 지역에서 살아가고 있는 생물종들은 통상 극한 추위에 순화하지 못합니다. 척추동물 가운데 새와 포유류들은 일반적으로 가장 큰 폭의 극한 온도를 견딜 수 있습니다. 그 이유는 내온성 생물로서 이들은 체내 온도를 조절하기 위하여 물질대사를 이용합니다. 이에 비해 외온성 생물인 파충류는 제한된 온도 범위 안에서만 견뎌 낼 수 있습니다. 

 

해부학적 반응

많은 생물은 환경적 도전에 대해 체형과 구조를 약간 변화시켜 반응합니다. 이러한 변화가 가역적일 때, 그 반응은 순화의 한 예가 됩니다. 예를 들면 많은 포유류는 겨울 추위가 시작되기 전에 털을 두텁게 자라가 만들고, 여름이 되면 겨울털을 벗습니다. 일부 동물들은 계절에 따라 외피 털이나 깃털의 색깔을 바꾸기도 하는데, 겨울철의 눈이나 여름철의 식생에 맞게 위장하는 것입니다. 

 한편 해부적 변화는 개체의 일생 비가역적입니다. 환경적 변이는 한 개체군 내에서 체형의 현저한 차이를 나타낼 정도로 성장과 발달에 영향을 미칠 수 있습니다.