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진화할 수밖에 없었던 생물의 사정을 들어 보자

약 38억 년 전 지구에 최초로 등장한 이후로 생물은 끊임없이 멸종하고 또 탄생했다. 처음 생물은 눈, 코, 입과 같은 감각 기관도 없고 움직이는 것도 쉽지 않은 존재였지만 긴 세월이 지나면서 지금과 같은 다양한 모습으로 살게 되었다. 환경에 적응하지 못한 생물은 멸종하고 환경에 적응한 생물은 진화한 덕분이다.
한 개체에게 생기는 변이는 우연이지만 집단 안에서 발생하는 변이는 필연이다. 변이가 일어날 확률은 아주 작지만 개체 수가 많은 집단 안에서는 그 작은 확률이 어디선가 꼭 일어나기 때문이다. 우연히 일어난 변이는 보통 개체에게 별 이익을 주지 않지만 갑자기 환경이 변화하면서 이익이 되는 경우 진화가 이루어진다. 이것도 아주 드물지만 긴 시간이 가능하게 한다.
생물은 어떻게 해서 지금처럼 다양해졌을까? 꽃은 어쩌다 다채로운 색을 갖고 사시사철 피게 되었을까? 눈과 귀는 왜 두 개일까? 고양이와 개는 왜 성격이 다를까? 펭귄은 왜 날지 못할까? 인간은 어떻게 탄생했을까? 생물의 멸종과 탄생의 신비로움에 대해 진화가 답변한다.

■ 생물 다양성을 낳은 진화

지구에 사는 생물의 종류가 얼마나 되는지 정확하게 알 수는 없지만 1000만 종 이상 있을 거라고 추정된다. 어떻게 해서 지구에는 이토록 많은 생물이 살게 된 걸까? 먼저 애벌레의 이야기를 들어 보자.
아무 걱정 없이 살던 애벌레를 기생 말벌이 공격하기 시작한다. 애벌레 안에 알을 낳아 새끼가 태어나도록 하는 것이다. 태어난 새끼는 애벌레의 체액을 먹으며 성장한다. 애벌레 입장에서는 곤혹스러운 일이다. 기생 말벌을 막고 싶지만 할 수 있는 일이 없다. 그러다 등에 가시가 나거나 특이한 무늬가 생기는 등 변이가 발생한다. 변이가 생긴 애벌레에게는 말벌이 덜 접근하게 되어 생존율이 높아진다. 시간이 흐르면서 기존 애벌레는 멸종하고 새로운 애벌레가 나타난다.
말벌도 마찬가지로 애벌레의 변화에 맞춰 애벌레 몸속에 알을 낳을 수 있는 개체가 살아남게 된다. 이렇게 멸종과 탄생을 반복하면서 애벌레도 말벌도 다양한 종으로 나뉘게 되는 것이다.
그럼 꽃은 어떨까? 꽃마다 개화 시기가 비슷했을 때가 있었다. 하지만 개화 시기가 같으면 개체 수가 많은 꽃에 비해 개체 수가 적은 꽃들은 꽃가루를 옮겨 줄 나비나 꿀벌이 찾을 확률도 낮고 번식하기에 어려움이 있다. 이때도 변이가 빛을 발한다. 우연히 일주일 먼저 핀 꽃이 번식에 성공하고 원래 피던 시기에 핀 꽃은 번식에 실패하면서 개화 시기가 앞당겨진다. 꽃마다 경쟁에서 살아남으며 개화 시기가 달라졌기 때문에 지금처럼 온갖 종류의 꽃이 여러 계절에 피는 모습을 볼 수 있는 것이다.


■ 인간도 한때는 패배자였다!

그렇다면 현재 지구 최강의 생물로 군림하고 있는 인간은 어떻게 탄생했을까? 38억 년 전 나타난 생물은 약 4억 년 전까지 무려 34억 년 동안 바다에만 살았다. 그러나 먹이를 두고 경쟁하다 밀린 패배자들은 해안가로, 또 경쟁에서 밀려 민물로 거처를 옮기게 된다. 민물이라고 안심할 수는 없다. 바다에서 밀려난 생물들이 계속 민물로 들어오고 민물에서도 경쟁이 시작된다. 경쟁에서 진 생물은 점차 하류에서 상류로 그리고 마침내 육지까지 도달하게 된다.
바다에서 민물과 육지로 밀려난 생물들은 새로운 환경에 적응을 해야만 했다. 염분 농도에도 적응해야 했고, 아가미로 호흡하던 방식을 바꿔 새로운 기관으로 호흡해야 했다. 육지로 올라오면서는 마치 망둑어처럼 지느러미가 기어다니기 편한 형태로 변화했고, 점차 다리의 형태를 갖추기 시작한다. 네 다리와 폐를 갖게 된 육지 동물은 더 나아가 열대 우림으로 들어간다. 그들이 바로 인류의 조상이다.
인류의 조상은 열대 우림에서도 편한 생활을 할 수는 없었다. 거기서도 경쟁에 휘말려 살아남기 위해 최선을 다했지만 결국 또 쫓겨나 초원으로 나와야만 했다. 초원에 살게 되면서 인류는 직립 보행을 하고, 털은 가늘어지고, 꼬리도 사라졌다. 초원에서 생존하기 위해 사냥을 하고 육식을 하면서 점차 두뇌가 커진 인류는 드디어 현재의 모습과 흡사하게 진화했다.
인류의 패배의 역사는 여기에 그치지 않는다. 맨 처음 아프리카에서 나타난 인류가 이제는 서로 경쟁을 하고 거기서도 밀려난 사람들이 유럽, 아시아, 아메리카까지 거처를 옮기며 새로운 영역을 개척한다. 결국 생물의 진화 과정은 인간뿐 아니라 생물 모두의 치열한 삶을 보여 준다.

1. 생물에겐 저마다의 사정이 있다
(기생 동물과 숙주의 진화)
기생말벌과 애벌레
다양성을 낳는 진화
애벌레와 나무

ㆍ 생태계에는 선악이 없다

2. 왜 감기 예방 주사는 없을까?
(바이러스의 진화)
변이가 많은 바이러스
감기 바이러스가 약해진 이유
더 잦아지는 감염병

ㆍ 생물이란 무엇일까?

3. 고양이와 개는 왜 성격이 다를까?
(숲과 초원의 진화)
고양이와 개
들소와 사슴
똥을 먹게 된 쇠똥구리

ㆍ 숲과 초원은 어떻게 다를까?

4. 경쟁에서 밀려나도 살아남을 법을 찾다
(패배자들의 진화)
육지로 올라온 동물들
우연히 바뀐 사냥법
인간은 쫓겨난 존재

ㆍ 새로운 영역을 개척하는 패배자들

5. 생태계는 어떻게 만들어졌을까?
(최초 생물의 진화)
미토콘드리아와 진핵생물
감각의 탄생
이빨과 갑옷

ㆍ 포식자가 지배자는 아니다

6. 눈을 보면 진화가 보인다
(눈의 진화)
카메라보다 정교한 눈
눈의 진화 단계
곤충, 문어, 인간의 눈

ㆍ 눈은 왜 두 개일까?

7. 갈라파고스의 이구아나는 어떻게 변화했을까?
(격리된 것들의 진화)
깨어 보니 갈라파고스
지구 온난화가 만든 새로운 진화
아메리카 원주민의 혈액형

ㆍ 원래 집단과 다른 길을 가는 동물들

8. 꽃마다 개화 시기는 왜 다를까?
(나비와 꽃의 진화)
유채꽃과 나비
사시사철 피는 꽃

ㆍ 돌연변이가 일어날 확률은 얼마나 될까?

9. 펭귄은 왜 날지 못할까?
(생물의 퇴화)
동굴 속 세상
새의 노래와 모래주머니
펭귄과 키위

ㆍ 퇴화도 진화다

고등어를 사냥하는 상어를 보면 고등어가 불쌍하지만 그 고등어에게 먹히는 멸치 입장에선 상어가 은인인 셈이고요. 이들은 서로가 서로에게 영향을 미치며 한쪽이 진화하면 그에 맞춰 상대방도 진화하면서 지구 생태계의 다양성을 더 크게 만듭니다.
-25쪽

변이의 개수는 바이러스의 개수에 비례하니 변이 또한 많아질 수밖에 없습니다. 또 변이가 많을수록 개체에 유리한 변이도 증가하니 진화의 속도가 떠 빨라집니다. 이렇게 1년 정도 감기가 유행하고 나면 1년 전의 감기 바이러스와는 전혀 성질이 다른 바이러스가 주된 존재가 되죠. 그러면 1년 전에 만든 백신은 무용지물이 됩니다.
-34쪽

바다에서부터 긴 여행을 통해 물고기는 드디어 육지에 도달합니다. 일단 육지에 적응하기 시작한 조상 물고기는 이제 지느러미 대신 네 다리로 움직이며 낯선 육지에 새로운 생태계를 만듭니다. 쫓기고 쫓겨 육지에 도달한 그들이 바로 인간의 먼 조상입니다.
-82쪽

포식과 피식 관계는 또 다른 변화도 가져옵니다. 나를 잡아먹으면 너도 죽는다며 독을 체내에 품는 동물, 사냥을 잘하기 위해 독을 쓰는 동물도 생깁니다. 또 온몸에 가시를 돋워 잡아먹히지 않으려는 동물, 바다 밑바닥과 비슷한 색깔의 몸으로 사냥꾼을 속이는 동물 등 다양한 방식의 진화가 이루어집니다. 결국 쫓고 쫓기는 삶이 바다 생물 모두의 진화를 폭발적으로 이끌어 내면서 이전과는 완전히 다른 생물이 한꺼번에 나타나게 되었죠. 지금으로부터 약 5억 년 전 고생대 캄브리아기의 이야기입니다. 이를 캄브리아 대폭발이라고 부릅니다.
-101쪽

눈을 세 개씩이나 갖고 있으면 에너지 소비가 만만치 않습니다. 눈은 감각 기관 중 에너지 소모가 가장 큽니다. 몸 전체에서도 뇌 다음으로 에너지 소비가 많은 기관이죠. 유지하는 비용이 비싸니 가급적 최소한으로 갖는 것이 좋습니다. 그래서 거리를 가늠하기 쉬운 최소의 개수 두 개로 정해진 거죠. 누가 정했냐고요? 바로 진화입니다.
-123쪽

다른 꽃과의 경쟁이 심화되어 제 시기에 꽃이 피는 개체보다 좀 더 일찍 꽃이 피는 개체의 번식률이 높아지면 종 전체에서 변이를 일으킨 개체의 비율이 늘어납니다. 이런 과정을 거쳐 식물들의 개화 시기는 경쟁이 덜한 쪽으로 퍼져 마침내 늦겨울에서 초겨울에 이르는 광범위한 시기 전체에 퍼지게 됩니다.
-105쪽