생명과학 고2 생명의 연속성과 다양성

자연 선택

Q: 자연 선택은 '가장 강한 개체'를 남기나요?

아닙니다. 남는 것은 그 환경에서 자손을 가장 많이 남기는 개체입니다. 힘이 세다고 자손이 많아지는 것은 아닙니다. 눈에 잘 안 띄어 잡아먹히지 않는 것, 짝에게 잘 선택받는 것, 병에 잘 견디는 것이 모두 유리한 형질이 될 수 있습니다.

환경에 유리한 형질을 가진 개체가 더 많은 자손을 남겨 그 형질이 집단 내에 축적되는 진화 원리이다.

집단 안에 이미 존재하는 변이 중에서 환경에 유리한 형질을 가진 개체가 더 많은 자손을 남겨, 세대를 거치며 그 형질의 빈도가 높아지는 과정입니다.

자연 선택은 '만드는 힘'이 아니라 '고르는 힘'입니다. 환경은 새 형질을 발명하지 않습니다. 이미 있던 여러 형질 중 무엇이 살아남을지를 정할 뿐입니다.

쉽게 말하면

자연 선택이 성립하려면 세 가지 조건이 필요하고, 셋 다 앞에서 이미 배웠습니다. 첫째, 개체들이 서로 달라야 합니다 — 돌연변이와 감수 분열의 재조합이 만들어 낸 차이이고, 집단 수준에서는 생물 다양성입니다. 둘째, 그 차이의 일부가 자손에게 전해져야 합니다. 셋째, 태어난 개체가 모두 살아남지는 못해야 합니다 — 개체군 생장 곡선에서 본 환경 저항이 이 조건을 보장합니다.

이 셋이 갖춰지면 결론은 저절로 따라 나옵니다. 살아남을 수 있는 수보다 많이 태어나고, 개체들이 서로 다르고, 그 차이가 유전된다면, 환경에서 조금이라도 유리한 형질을 가진 개체의 자손이 다음 세대에서 더 많은 비율을 차지합니다. 이 과정이 세대마다 반복되면 집단 전체의 형질이 서서히 바뀝니다.

반드시 짚어야 할 것이 두 가지입니다. 첫째, 변이는 자연 선택보다 먼저 있습니다. 환경이 필요를 느껴서 변이가 생기는 것이 아닙니다. 변이는 무작위로 미리 생겨 있고, 환경은 그중 하나를 고를 뿐입니다. 둘째, 진화하는 것은 개체가 아니라 집단입니다. 한 개체는 태어난 유전자형을 평생 바꾸지 못합니다. 바뀌는 것은 집단 안에서 각 형질이 차지하는 비율입니다.

항생제 내성 세균이 이 두 가지를 동시에 보여 줍니다. 항생제가 내성을 만들어 주는 것이 아니라, 이미 내성을 가진 소수의 세균이 살아남아 번식한 결과입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

항생제 내성 세균

항생제를 쓰기 전부터 집단에는 내성을 가진 세균이 아주 소수 존재합니다. 항생제를 쓰면 내성이 없는 대다수가 죽고 내성균만 살아남아 번식합니다. 몇 세대 뒤 집단은 대부분 내성균이 됩니다. 항생제는 내성을 만든 것이 아니라 골라낸 것입니다.
예시 2

살충제 저항성 해충

같은 원리입니다. 살충제를 반복해서 쓸수록 저항성 개체만 남아 번식하므로, 같은 약이 점점 듣지 않게 됩니다. 새로운 약을 계속 개발해야 하는 이유가 자연 선택 그 자체입니다.
예시 3

낫 모양 적혈구 대립유전자가 유지되는 이유

이 대립유전자를 두 개 가지면 심한 빈혈증이지만, 하나만 가진 이형 접합자는 말라리아에 대한 저항성이 있습니다. 말라리아가 흔한 환경에서는 이형 접합자가 생존에 유리해, 불리해 보이는 대립유전자가 집단에서 사라지지 않고 유지됩니다. 유리함과 불리함이 환경에 따라 결정된다는 것을 보여 줍니다.