화석·상동기관·DNA가 들려주는 진화 이야기

이번 글에서 우리는 "진화가 일어났다는 것을 어떻게 알 수 있을까?"라는 질문을 함께 생각해 봅니다.

지층 속에 남은 흔적, 비슷하게 생긴 뼈의 배열, 그리고 DNA 정보. 이 세 가지 자료는 각각 다른 방식으로 생물 사이의 역사적 관계를 보여 줍니다. 어느 하나만으로 전체 이야기를 완성할 수는 없습니다. 세 증거를 함께 읽을 때 비로소 진화의 이야기가 선명해집니다.

세 자료는 각각 시간 축, 구조 축, 분자 축에서 진화를 들여다보는 창문입니다. 서로 다른 자료를 함께 읽을 때 공통조상과 생물 사이의 관계가 더 선명해집니다.

오래된 흔적 — 화석#

화석은 옛 생물의 몸이나 흔적이 지층에 남은 것입니다.

지층은 시간순으로 쌓입니다. 아래에 있을수록 더 오래된 지층이고, 그 안에서 나온 화석도 더 먼 과거의 생물입니다. 화석 항목을 오래된 지층에서 새 지층 순서로 늘어놓고 모습의 변화를 보면, 긴 시간에 걸쳐 생물이 어떻게 달라졌는지를 눈으로 따라갈 수 있습니다.

단, 화석 하나만으로 모든 결론을 내리지 않습니다. 지층이 완전하게 보존되지 않은 경우도 많고, 화석이 남지 않은 생물도 많기 때문에 화석 증거는 항상 다른 자료와 함께 읽어야 합니다.

닮은 뼈 — 상동기관#

상동기관은 기본 구조가 비슷하지만 하는 일이 달라질 수 있는 기관입니다.

새의 날개, 고래의 지느러미, 사람의 팔, 말의 앞다리는 하는 일이 모두 다릅니다. 그런데 이 기관들을 뼈 구조 그림으로 그려 보면 기본 뼈 배열이 놀랍도록 닮아 있습니다. 이 닮음은 하는 일이 같아서가 아니라, 오래전 공통조상으로부터 같은 구조를 물려받았기 때문이라고 설명합니다.

중요한 포인트는 "기능이 같다"가 아니라 "기본 구조가 비슷하다"라는 점입니다. 기능이 달라도 구조가 닮으면 상동기관입니다.

분자 수준의 관계 — DNA 비교#

DNA 비교는 생물의 DNA 정보를 견주어 관계를 살펴보는 방법입니다.

겉모습이 비슷해 보여도 DNA 서열이 많이 다를 수 있고, 겉모습이 달라 보여도 DNA 서열이 가까울 수 있습니다. DNA 비교는 화석이나 구조만으로 놓칠 수 있는 관계를 분자 수준에서 보여 주기 때문에 특히 유용합니다.

DNA 정보가 서로 비슷할수록 두 생물이 공통조상에서 갈라진 지 얼마 되지 않았다고 추정할 수 있습니다. 반대로 DNA 차이가 클수록 두 계통이 더 오래전에 갈라졌을 가능성이 높습니다.

관계를 나무처럼 읽기 — 계통#

계통은 생물이 공통 조상에서 갈라져 온 관계입니다.

공통조상은 서로 다른 생물들이 함께 거슬러 올라갈 수 있는 조상입니다.

계통 나무그림은 생물의 높고 낮음을 나타내는 사다리가 아닙니다. 가지가 갈라지듯 생물 사이의 관계를 보여 주는 그림입니다. 나무그림에서 위쪽에 그려졌다고 해서 더 발전한 생물이라는 뜻이 아닙니다. 위치는 단지 가지가 갈라진 순서를 나타낼 뿐입니다.

두 생물이 만나는 가지 분기점이 바로 공통조상입니다. 분기점이 뿌리에 가까울수록 더 오래전에 갈라진 관계이고, 분기점이 끝 가지 가까이 있을수록 더 최근에 갈라진 관계입니다.

용어 정리#