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다시 쓰는 ‘종의 기원’ 종분화, 과연 일어날 수 있는가(3)

종분화를 주장한 대표적 사례들...하지만 종분화의 직접적 증거는 여전히 오리무중

종분화를 주장한 대표적 사례들...하지만 종분화의 직접적 증거는 여전히 오리무중

앞에서 우리는 종분화와 관련된 진화생물학의 난제들을 살펴보았다. 사실 진화생물학자들은 종분화 현상이 실제 일어나는지를 관찰하기 위해, 다시 말해 소진화와 대진화를 연결시키기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 그런데 그 대부분의 연구들을 살펴보면, 먼저 현존하는 종을 분석한 후 그 결과에 기초한 추론을 통해 앞으로 종분화가 일어날 것을 예측하는 결론을 내리는 방식임을 알 수 있다. 그러나 현존하는 종을 분석하는 것은 종분화 현상을 관찰하는 것과는 엄연히 다르다. 이미 존재하는 종을 분석하는 방법으로 새로운 종이 만들어지는 현상을 증명한다는 것은 그 자체가 논리적으로 매우 불완전한 접근일 수밖에 없는 것이다. 그러한 방법론으로부터 얻어지는 것은 직접적 관찰을 통해 사실을 증명하는 것이 아니라, 추론에 의한 추측 내지는 가설적 주장에 머물 뿐이다. 그럼에도 불구하고 진화생물학 분야에서는 실제로 종분화와 관련된 현상을 직접 관찰했다고 주장하는 몇몇 경우들이 있어왔다. 과연 그것들이 종분화를 입증할 수 있는 것들인지 그 대표적인 예들을 살펴보고 무엇이 문제인지 알아본다.

우선, 1966년에 보고된 테오도시우스 도브잔스키(Theodosius Dobzhansky)와 올가 파브로브스키(Olga Pavlovsky)의 과일초파리 실험이 있었다. 서로 다른 변종 초파리들을 실험실적으로 인공 교배를 시킨 결과 불임성 잡종이 나오는 것을 관찰했다는 보고였다. 이들은 이러한 결과로부터 “새로운 변종 즉 발단종(incipient species, 發端種)이 된 것”이라고 결론지었다(T. Dobzhansky & O. Pavlovsky. 1966, Proceedings of the National Acadamy of Sciences USA 55: 727-733). 발단종이란 진화론에서 제시하는 개념 중 하나로서, 어떤 아종이 새로운 종으로 이행하기 이전 단계의 특징을 나타내면서도 여전히 상호 교배가 가능한 상태의 변종을 말한다. 도브잔스키와 파블로브스키가 내린 결론에서 주목해야 할 점은, “새로운 종”이 아니라 “새로운 변종”을 관찰했다고 주장했다는 사실이다. 즉 그들이 관찰한 것은 기존 종 내에서의 하나의 변종이었지 새로운 종이 아니었다는 말이다. 오히려 이 연구보고를 관점을 뒤집어서 본다면, 새로운 종이 만들어지는 것은 실제적으로는 극히 일어나기 어려움을 보여준 실험결과라고 볼 수 있다. 유전체가 단순하여 종분화 연구에 가장 많이 사용되는 과일초파리(그림 6)에서조차 그것도 자연교배가 아닌 인공교배 실험이었음에도 불구하고 새로운 종이 관찰되지 않았다는 것은 실제적인 종분화가 얼마나 일어나기 불가능한 현상인지를 알 수 있다.


전자현미경으로 관찰한 과일 초파리

또 다른 경우로는, 1962년과 1970년 존 토데이(John M. Thoday)와 존 깁슨(John B. Gibson)에 의해 보고된 과일초파리 집단 연구가 있다. 강모(bristle, 곤충의 털)의 숫자가 크게 다른 과일초파리 집단끼리 교배시키는 방식으로 번식시켰을 때, 열두 세대가 지난 후 강모 수의 차이뿐만 아니라 “부분적이기는 하지만 강한 생식적 격리”가 나타났다는 것이다. 하지만 토데이와 깁슨은 연구보고에서 새로운 종이 형성되었다고 주장하지는 않았고(J.M. Thoday & J.B. Gibson, 1962, Nature 193: 1164-1166; J.M. Thoday & J.B. Gibson, 1970, The American Natualist104: 219-230), 더욱이 다른 실험실에서는 그들의 결과를 재현해내지도 못하였다. 1988년 윌리엄 라이스(William R. Rice)와 죠지 솔트(George W. Salt)에 의해 보고된 과일초파리 연구결과도 살펴볼 필요가 있다. 이들은 과일초파리를 8가지 서로 다른 환경에 노출시킨 후 가장 극단적인 두 환경의 초파리들에 대해서만 교배를 시도하였는데, 약 30세대가 지나자 초파리들은 서로 교배가 일어나지 않는 두 집단으로 분류되었다. 그럼에도 라이스와 솔트는 새로운 두 종이 만들어졌다고는 주장하지 않았고, 오히려 겸손하게 발단종이 형성된 것으로 해석하였다(W.R. Rice & G.W. Salt, 1988, The American Naturalist 131: 911-917). 생식적 격리가 관찰된 것외에는 새로운 두 종으로 분화되었다는 확실한 증거를 얻지 못하였기 때문이다. 또한 연구자들이 가한 실험 조건들이 실제의 자연에서는 적용되기 어려운 부분들이 있었던만큼, 실제적인 종분화를 결론으로 내리기는 무리가 따르는 실험이었던 것이다.

 1992년에는 제임스 와인버그(James Weinberg) 연구팀이 보고한 해양 선충류(marine worms) 군집 연구였다. 연구팀은 1964년에 로스앤젤레스 하버(Los Angeles Harbor)에서 선충류를 수집하여 실험실적으로 군집을 만들어내었고, 그로부터 12년이 지난 후 인근 지역에서 수집한 선충류로 또 다른 군집을 만들었는데, 이들 군집 간에는 상호교배가 일어나지 않았다.

연구자팀은 이를 두고, 1964년에 만들어진 군집으로부터 실험실 조건에서 종분화가 일어난 것으로 가정하고 이를 ‘신속한 종분화(rapid speciation)’가 관찰된 경우라고 주장하였다(J.R. Weinberg 등, 1992, Evolution 46: 1214-1220). 하지만 이 주장이 보고된 지 4년 후인 1996년, 와인버그를 포함한 또 다른 연구자들은 원래의 주장을 철회할 수밖에 없었다. 처음에 만들어졌던 군집은 1964년에 수집될 때부터 이미 12년 후에 만들어진 군집과는 다른 종이었음이 확인되었기 때문이었다(F. Rodriquez-Trelles 등, 1996, Evolution 50:457-461). 종분화는 일어나지 않았던 것이다. 그러나 아직도 종분화를 설명하는 문헌들 중에 (1996년 논문은 제시되지 않고) 1992년 논문만 인용되어 종분화가 주장되는 경우들이 있는 것은 아쉬운 일이 아닐 수 없다.

이와 같이 종분화와 관련하여 주장된 몇 가지 대표적인 경우들을 살펴볼 때 종분화의 직접적인 증거는 단 한 가지도 없음을 확인할 수 있다. 그 중 한 경우(와인버그 연구팀)가 실제적인 종분화를 관찰하였다고 주장한 것이었지만 그나마도 나중에는 철회된 주장이었다. 나머지 경우들 또한 제한된 정도의 생식적 격리 내지는 “발단종 분화(incipient speciation)”를 주장할 뿐이다. 그마저도 한 가지는 다른 과학자들에 의해 재현되지 못했으며 또 다른 한 가지는 개체 오염이 통제되지 않은 경우였다. 결국 종분화가 관찰된 일은 단 한 번도 없었음을 알 수 있다.

발단종?... 불완전한 종 개념에 대한 진화론적 변명

발단종?... 불완전한 종 개념에 대한 진화론적 변명

그렇다면 진화생물학자들이 종분화를 주장할 때 자주 등장하는 “발단종 분화”란 무엇일까? 사실 발단종이라는 개념은 다윈에 의해 처음 이름 붙여졌다. 다윈은 ‘종의 기원’에서 이렇게 썼다: “내 관점으로는 변종(variety)이라는 것은 형성 과정에 있는 종이거나 내가 이름 붙인 것처럼 발단종에 해당한다”(C. Darwin, The Origin of Species,6th ed., p.86 [http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=side&itemID=F391&pageseq=113 (확인: 2017. 5. 11)]). 아직 새로운 종이 된 것은 아니지만 변해가는 과정 중에 있는 변종을 보고 그렇게 이름 붙였다는 말이다. 하지만 어떤 변종이 있을 때 그것이 다른 종으로 되어가는 과정이라는 것을 우리가 어떻게 알 수 있겠는가? 진돗개나 치와와 같은 다양한 형태의 개들을 생각해보자. 이들은 자연적으로는 상호 교배가 되지 않는 변종 개들이지만 이 두 변종 모두 개라는 동일한 종(학명: Canis lupus familiaris)으로 분류되고있다(그림 7). 진화론적 관점에서 본다면 그들은 ‘발단종’이라고 부를 수 있는 변종들인 것이다. 그러나 그것을 누가 확정하거나 단언할 수 있는가? 진화론의 추측처럼 이 변종들은 발단종으로서 앞으로 계속 변해갈 수도 있으나, 달리 보면 이들은 개의 한 변종(혈통)으로 그렇게 나타난 것일 뿐 끝까지 개라는 생물종의 경계는 넘어서지 않을 수도 있다. 이들이 서로 다른 종으로 분리되는 중이라고 볼 수도 있지만 그렇지 않을 수도 있다는 말이다.

여러가지의 형태적 변이를 보여주는 개(Canis lupus familiaris)에 속한 다양한 변종(혈통)들

여러 진화생물학자들이 제시해왔던 많은 돌연변이 과일초파리 변종들도 자연에서는 서로 짝짓기 할 수 없지만 실험실적으로는 얼마든지 인공적 교배가 가능하다. 개들의 서로 다른 혈통들이 그러한 것처럼 이들도 동일한 과일초파리 종 내의 변종들이다. 이들을 모두 “발단종”이라고 부르는 것은 결국 이들이 서로 다른 종으로 분리될 것이라고 미리 추정하는 것에 지나지 않는다. 하지만 실제는 어떨까? 그렇게 될 가능성도 있지만 그렇게 되지 않을 가능성도 있다. 다시 말해서 그 추정이 맞는지 확인하기 위해 기다리는 것 말고는 우리가 알 수 있는 방법이 없다는 것이다. 그리고 수명이 제한된 우리로서는 기다릴만한 시간이 없다는 것, 즉 진화론에서 통상적으로 말하는 길이의 시간을 기다릴 수 없다는 것이 문제다.

 게다가 두 가지 가능성이 있음에도 불구하고 한쪽만 설명되고 가르쳐지고 있는 불공정한 현실은 더 큰 문제라 할 수 있다. 생물종에 대해서는 두 가지 해석이 공평하고 동등하게 소개되어야 마땅하다. 생물종은 소진화의 과정을 거쳐 다양한 형태의 발단종으로 변할 수 있고 시간이 지나면 서로 다른 종으로 분화되는 대진화로 이어질 것이라는 진화론적 관점을 말할 수 있지만, 그것이 가능한 두 가지 설명 중 하나라는 점도 분명하게 밝혀야 한다. 그와 동시에 대안적 설명도 함께 제시되어야 한다. 즉, 모든 생물종 내에서는 다양한 변종들이 나타날 수 있으나 그러한 변화는 생물종의 경계를 넘어설 수는 없다는 것, 그리고 생물계의 다양성이란 다양한 생물종과 그 안에서의 다양한 변종들로 인해 이뤄지는 것이라고 하는 창조론적 해석이 바로 그것이다. 진화론적으로는 종분화와 관련된 여러 이론과 가설이 있음에도 불구하고 실제적으로는 전혀 관찰되지 않고 있는 현상황을 감안할 때. 진화론의 종분화 가설에 비해 오히려 창조론적 관점의 ‘종보존’ 가설이 훨씬 타당성이 높다고 평가할 수 있다.

다윈이 종분화를 통한 종의 기원을 주장한지 150년 이상 지난 지금까지도 실제적인 종분화 현상이 관찰되지 않고 있다는 것, 그동안 과학이 발달했고 과학적 분석법들이 첨단화되었음에도 불구하고 종분화는 여전히 관찰되지 않고 있다는 것, 이러한 현실은 진화론에게 무엇을 말해주고 있는가? 앞으로도 하염없이 종분화 관찰 보고서를 기다려야 할 것으로 보이는 진화론에 과학적인 결론을 기대하는 것은 어리석은 일이 아닐 수 없다. 결국 진화론적 해석에 대한 신뢰도는 시간이 지날수록 떨어져갈 수밖에 없는 것이다.

※(4)편에서 계속 됩니다.

제작

글 : 현창기 | 한동대학교 생명과학부 교수 / 제작 : GODpia
2017. 5.19

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