자연선택

1 개요

자연선택(自然選擇, Natural Selection)은 자연계에서 환경에 적응한 종이 살아남는다는 원리다. 자연도태라고도 한다.

2 원리

다윈의 진화론을 아직도 ‘자연선택설’이라고 부르는 사람들이 있지만 금년을 기해 그런 실례는 더 이상 범하지 않길 바란다. 다윈의 자연선택에 관한 설명은 더 이상 가설(hypothesis)의 수준에 머물러 있는 게 아니다. 지난 150년 동안 혹독한 검증 과정을 거쳐 당당히 이론(theory)의 지위를 획득했다. 그래서 이제부터는 반드시 ‘자연선택론’ 또는 ‘자연선택의 원리’라고 부를 것을 주문한다. 위에 열거한 네 가지 조건만 갖춰지면[1] 진화란 반드시 일어날 수밖에 없다는 점에서 보면 자연선택은 사물에 근거하여 성립하는 근본 법칙 즉 원리(principle)라고 해도 지나침이 없을 것이다.

- 최재천, 네이버캐스트 자연선택의 원리

자연선택은 진화를 일으키는 주된 원동력으로, 찰스 다윈에 의해 처음 제시되었다. 그 내용은 주어진[2] 환경에서 번식하지 못하는 종은 자연스럽게 도태되고, 생존과 번식에 유리한 성질을 가진 종들이 (마치 자연에게 선택되듯) 자신의 성질을 후대로 전달하며 생태계에 퍼진다는 원리이다.

자연선택이 종 분화를 유발한다는 것은 과학적인 방법[3]으로 증명되었으며,[4] 그에 의거하여 지구상의 생물이 어떤 방법으로 지금과 같이 여러 종으로 나뉘고 다양화되었는가에 대해 설명하는 이론이 진화론이다.

이 원리를 간단하게 설명하면 <강한 자가 살아남는 것이 아니라, 살아남는 자가 강한 것이다.>[5] 죽은 자는 말이 없다라는 표현도 이 이론과 일치하는 부분이 많다.

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자연선택의 예시로써 항상 거론되는 기린 목의 예시. 하지만 최근 자연선택 원리의 관점에서는 위 예로만 자연선택을 설명할 수 없다.[6] 게다가 기린 목이 길어진 이유는 먹이경쟁 때문만이 아니다! 기린의 목은 먹이보다는 성선택의 영향으로 길어졌다는 연구결과가 있다. 하지만 기린 목이 왜 길어졌는지는 아직까지 아무도 모른다.링크1

기린을 예로 들자면 옛날 어떤 지역에 기린의 공통 조상으로 이루어진 어떤 집단이 있었다고 하자. 그들은 지금보다 목이 짧았고 당연히 높은 곳의 나뭇잎을 먹는데 불편함이 존재할 것이다. 그 집단의 유전자급원(=유전자 풀, Gene pool) 안에는 약간이나마 목이 긴 개체도 있을 것이고 목이 짧은 개체도 있었을 것이다(즉, 집단 내에 다양성이 존재했을 것이다). 그 중에 목이 긴 개체는 높은 곳에 있었던 나무를 더 먹기 쉬웠을 것이고 아주 미세하게나마 다른 목 짧은 개체들보다 생존과 번식에 유리했을 것이다.

그 개체가 자식을 낳으면 당연히 자식도 목이 길 것이고 그 자식들도 마찬가지로 생존과 번식에 유리했을 것이다. 다시 말해서 다른 목 짧은 개체들과의 먹이 경쟁에서 유리하단 것이다. 아주 오랜 시간이 지나면 그 집단의 유전자급원은 (생존에 유리한) 목이 긴 개체들로 점점 채워지게 될 것이다.

이 과정에 관여한 변수는 환경, 변이,[7] 시간이다. 환경이 달라지면 자연 선택의 방향도 달라진다. 기린의 긴 목이 다른 환경에서는 생존 및 번식에 불리한 요소일 수도 있고 그런 환경에서는 기린의 목이 눈에 띄게 길어지지 않았을 것이라는 것이다. 기린의 목이 길어지면서 기린의 되돌이후두신경[8][9]과 같은 이상해보이는 해부학적 구조들도 나타나지만, 그러한 요인들보다 긴 목을 갖고 있다는 게 그 환경에서 더 유리한 요소로 작용했을 것이다.

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또다른 적절한 예로 갈라파고스 섬에 서식하는 다윈 핀치의 자연선택이 있다. 1976년~1978년 갈라파고스의 중간땅핀치(G, fortis)의 개체수, 몸의 크기, 먹이인 씨앗의 양, 씨앗의 크기와 단단함을 나타낸 그래프이다. 이 그래프를 종합해 보면 중간땅핀치의 먹이인 씨앗이 줄어들었고, 씨앗은 생존을 위해 더 커지고 단단해졌다. 따라서 이것을 먹는 땅핀치의 개체수가 감소하였고, 큰 씨앗을 먹기에 알맞게 몸 크기가 커진 것이다. 갈라파고스의 핀치는 현재까지도 연구가 계속되고 있으며. 먹이뿐만 아니라 기후 변화(엘니뇨라니냐 등)도 자연선택에 영향을 미친다.(출처 영어판 위키백과)

이처럼 자연선택에서 선택압을 가하는 주체는 자연, 즉 환경이다. 이 환경은 말 그대로 날씨나 지형같은 요소가 될 수도 있고, 다른 포식자나 피식자 혹은 공생관계의 종들이 될 수도 있다. 또한 언급한 대로 갑작스런 기후 변화 역시 요인이 될 수 있다. 주어진 환경에서 생존 및 번식에 유리한 형태로 진화하기 떄문에, 간혹 고립된 장소에서 전혀 다른 계통의 두 종이 서로 비슷한 모습을 보이는 경우가 종종 생기기도 한다. 이를 수렴진화라고 한다.

또한 긴 시간도 중요한 요소이다. 인간의 뇌와 같은 복잡한 기관이 우연히 나타났다고 하기엔 있을수 없는 일이라며, 절대적인 설계자의 개입을 주장하는 자들이 있다. 하지만 한 유전자(의 표현형)에서 조금이나마 생존에 유리한 요소가 있으면 그 유전자가 퍼지는 데 도움이 되고, 그 미세한 차이가 긴 시간을 거치면서 복잡한 기관을 만들어낼 수 있다는 것은 이미 증명된 일이다. 이 부분에 대해서는 환원불가능한 복잡성을 참조.

사족으로 정작 찰스 다윈 자신은 기린을 예시로 들어 자연선택을 주장한 적이 없다.[10] 기린 목의 예시는 라마르크가 주장했는데, 후대의 생물학자들이 라마르크의 용불용설에 대조되는 예시로 집어넣은 것으로 보인다.

3 관련 항목

  1. 1. 한 종에 속하는 개체들은 각자 다른 형태, 생리, 행동 등을 보인다. 즉 자연계의 생물 개체들간에 변이(variation)가 존재한다. 2. 일반적으로 자손은 부모를 닮는다. 즉 어떤 변이는 유전(heredity)한다. 3. 환경이 뒷받침할 수 있는 이상으로 많은 개체들이 태어나기 때문에먹이 등 한정된 자원을 놓고 경쟁(competition)할 수밖에 없다. 4. 주어진 환경에 잘 적응하도록 도와주는 형질을 지닌 개체들이 보다 많이 살아남아 더 많은 자손을 남긴다(자연선택 natural selection).
  2. 비유적인 의미다.
  3. 유전학, 계통학, 고고학 등 여러 학문적인 수단이 사용되었으며, 미시적인 진화는 심지어 실험적으로도 증명 가능하다.
  4. 아래 항목의 기린 그림을 보면 알듯이 생물 교과서에서는 아직도 자연선택로 나와 있는데, 과학적인 방법으로 증명이 되었기에 설으로 보는 것은 옳지 않다. 오히려 이론으로 번역하는 게 맞다. 이에 대해서는 항목 참조
  5. 물론 살아남은 자가 무조건 강한 것도 아니다. 그저 더 생존에 적절할 뿐.
  6. 최근에는 분자생물학을 이용한 세부적인 방법을 동원하여 생물의 진화를 연구하기 때문에 위의 그림만으로 설명하기에는 맞지 않는 점이 매우 많다. 이 그림이 나오는 설명은 자연선택이 개체간의 생존경쟁으로 인한 결과라고만 표시하기때문. 알다시피 자연선택에서는 환경변수도 개체군의 진화에 많은 영향을 준다. 자연선택에 유리하거나 불리하다고 해서 그 형질이 바뀌지 않고 영구적으로 유지되는 것도 아니다.
  7. 돌연변이도 이 안에 포함되지만 여기서의 변이는 한 가지 종 내에서 개체들이 갖는 서로 다른 특성, 즉 다양성을 의미한다.
  8. 미주신경의 갈래로서 뇌에서 내려오다가 대동맥궁을 우회해서 다시 올라와 후두에 분포하는 신경이다. 다른 동물들에서는 기껏해야 몇 십 cm 우회하지만 기린에서는 4~5미터나 우회한다.
  9. 인간에게도 비슷한 사례가 있다. 예를 들어, 인간의 눈에 존재하는 혈관은 오징어의 눈보다도 좋지 않은 위치에 존재한다. 하지만 그 단점을 커버할 만큼 다른 요인들이 유리했기 때문에 그런 구조를 갖게 된 것.
  10. 종의 기원에도 기린 목 얘기는 안 나와있다.