생명과학 고2 생명의 연속성과 다양성 심화

종 분화

지리적 격리나 생식적 격리에 의해 하나의 종이 여러 종으로 분화하는 진화적 과정이다.

하나의 종이 둘 이상의 종으로 갈라지는 과정으로, 집단이 지리적으로 격리되어 서로 다르게 진화한 끝에 다시 만나도 교배할 수 없는 생식적 격리에 이르면 완성됩니다.

같은 언어를 쓰던 사람들이 오랫동안 떨어져 살면 사투리가 생기고, 더 오래 떨어져 있으면 서로 말이 통하지 않는 다른 언어가 됩니다. 종 분화도 똑같은 구조입니다 — 갈라짐이 먼저, 소통 불가가 나중입니다.

쉽게 말하면

먼저 '종'이 무엇인지 정해야 합니다. 생물학적 종의 기준은 겉모습이 아니라 자연 상태에서 교배해 생식 능력이 있는 자손을 남길 수 있는가입니다. 이 기준으로 보면 종 분화란 결국 '두 집단이 서로 유전자를 주고받을 수 없게 되는 일'입니다.

가장 흔한 경로는 이렇습니다. 먼저 강이 생기거나 산맥이 솟아 한 집단이 둘로 지리적 격리됩니다. 두 집단은 이제 유전자를 주고받지 못합니다. 그러면 각 집단에서 서로 다른 돌연변이가 쌓이고, 서로 다른 환경이 서로 다른 자연 선택을 가하며, 작은 집단에서는 유전적 부동까지 겹칩니다. 하디-바인베르크 법칙의 조건이 깨진 두 집단이 각자의 길로 표류하는 것입니다.

시간이 충분히 지나면 두 집단의 차이가 커져, 나중에 지리적 장벽이 사라져 다시 만나더라도 교배가 되지 않거나 교배해도 자손이 생식 능력을 갖지 못하게 됩니다. 이것이 생식적 격리이고, 여기에 이르러야 비로소 두 종입니다.

순서가 중요합니다. 지리적 격리는 시작이지 완성이 아닙니다. 격리된 지 얼마 되지 않았다면 다시 만났을 때 여전히 교배가 가능하고, 두 집단은 다시 하나로 합쳐집니다. 생식적 격리가 완성되어야 되돌릴 수 없는 분화가 됩니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

섬으로 흩어진 집단

본토에서 여러 섬으로 흩어진 새 집단들은 섬마다 다른 먹이 환경을 만납니다. 단단한 씨앗이 많은 섬에서는 두꺼운 부리가, 작은 곤충이 많은 섬에서는 가늘고 긴 부리가 유리합니다. 오랜 시간이 지나면 부리 모양뿐 아니라 짝짓기 행동까지 달라져 서로 교배하지 않게 됩니다.
예시 2

노새 — 생식적 격리의 증거

말과 당나귀는 교배해 노새를 낳을 수 있지만, 노새는 생식 능력이 없습니다. 자손이 태어나기는 하지만 유전자가 다음 세대로 이어지지 못하므로, 두 집단 사이에 유전자 교류가 일어나지 않습니다. 생물학적 종의 기준으로는 명백히 다른 종입니다.
예시 3

지리적 장벽 없이도 일어나는 분화

같은 지역에 살면서도 활동 시간이나 짝짓기 시기가 갈라지면 유전자 교류가 끊겨 분화가 진행될 수 있습니다. 핵심은 '물리적으로 떨어져 있는가'가 아니라 '유전자를 주고받고 있는가'입니다.

자주 하는 오해

지리적으로 갈라지면 곧바로 다른 종이 된다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움강 때문에 집단이 둘로 나뉘었으니 이제 서로 다른 종이다

실제로는지리적 격리는 종 분화의 시작 조건일 뿐입니다. 생식적 격리가 완성되기 전에 다시 만나면 두 집단은 교배해 하나로 합쳐집니다.

종의 기준은 위치가 아니라 유전자 교류 가능성입니다. 격리된 지 몇 세대밖에 안 됐다면 차이가 거의 쌓이지 않아 여전히 교배가 가능합니다. 종 분화에는 차이가 충분히 쌓일 만한 긴 시간이 필요합니다.

겉모습이 다르면 다른 종이라고 판단하기

이렇게 생각하기 쉬움치와와와 그레이트데인은 크기가 이렇게 다르니 다른 종이다

실제로는생물학적 종의 기준은 겉모습이 아니라 교배해 생식 가능한 자손을 남길 수 있는가입니다. 개의 여러 품종은 겉모습이 아무리 달라도 서로 교배해 번식할 수 있는 하나의 종입니다.

겉모습은 유전자 교류를 막지 못합니다. 반대로 겉모습이 거의 같은데도 짝짓기 시기나 신호가 달라 서로 교배하지 않는 별개의 종도 있습니다. 눈으로 보이는 차이와 유전적 단절은 다른 문제입니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

자연 선택고2 하디-바인베르크 법칙고2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

계통수고2

연계 개념 — 과목을 넘어 함께 보면 좋아요

지질 시대 구분고2

같은 단원의 개념 — 생명의 연속성과 다양성

자주 묻는 질문

Q1생식적 격리에는 어떤 방식이 있나요?

크게 두 갈래입니다. 아예 교배 자체가 일어나지 않는 경우(짝짓기 시기가 다름, 짝짓기 신호가 다름, 서식 장소가 다름 등)와, 교배는 되지만 자손이 생기지 않거나 자손이 생식 능력을 갖지 못하는 경우(노새)입니다. 어느 쪽이든 유전자가 넘어가지 못한다는 결과는 같습니다.

Q2무성 생식을 하는 생물에는 종의 기준을 어떻게 적용하나요?

생물학적 종의 정의는 교배를 전제하므로 세균 같은 무성 생식 생물에는 그대로 적용하기 어렵습니다. 이런 경우에는 유전자 서열의 유사도나 형태적 특징 등 다른 기준을 함께 씁니다. 종의 정의가 하나로 딱 떨어지지 않는다는 점은 생물학에서 잘 알려진 어려움입니다.

Q3종 분화에는 얼마나 걸리나요?

생물과 상황에 따라 크게 다릅니다. 세대가 짧고 선택 압력이 강하면 비교적 빠르게 진행되고, 세대가 긴 대형 생물에서는 매우 오랜 시간이 걸립니다. 교과 수준에서는 정확한 기간보다 '충분한 시간이 필요하다'는 점이 중요합니다.

교육과정 2022 개정 · 고2 생명과학 · 생명의 연속성과 다양성 수록 심화 (교육과정 밖 확장 개념)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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